Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Для добычи твердых полезных ископаемых все чаще применяют бесшахтные (геотехнологические) методы добычи. Суть геотехнологи­ческих методов добычи заключается в избирательном переводе полез­ного компонента в подвижную фазу и транспортировке его на поверх­ность для последующего обогащения. Управление процессом осущест­вляют с поверхности.

Геотехнологические методы позволяют упростить и удешевить добы­чу, производить отработку бедных месторождений, а также месторож­дений, характеризующихся сложными условиями залегания. При гео­технологических методах добычи значительно улучшаются условия труда и снижается отрицательное воздействие горнодобывающих пред­приятий на окружающую среду.

Основными выработками при вскрытии и освоении месторождений полезных ископаемых геотехнологическими методами являются сква­жины (далее геотехнологические скважины). Затраты, связанные с их сооружением, занимают значительное место в общих затратах, достигая при некоторых методах 50—60 %, поэтому выбор прогрессивных тех­нических средств и рациональной технологии сооружения геотехноло­гических скважин является важным средством повышения эффектив­ности развития минерально-сырьевой базы России.

В настоящее время из геотехнологических методов добычи полез­ных ископаемых наиболее широко применяют подземное растворение солей, скважинную гидродобычу, подземную газификацию, подзем­ную выплавку серы, выщелачивание.

Подземное растворение солей (ПРС). Добыча рассолов с помощью буровых скважин известна давно и основана на растворении пластов соляной залежи водой с последующим подъемом образующегося рас­сола на поверхность.

При подземном растворении солей производят бурение и обсад­ку ствола скважины до продуктивного пласта. Для дальнейшей рабо­ты скважину оборудуют концентрично расположенными колоннами труб для подачи растворителя (воды), нерастворителя (дизельное топ­ливо, соляровое масло, газойль, воздух и др.) и подъема рассолов.

С целью получения рассолов промышленной концентрации (305— 310 г/л) отработку продуктивного пласта ведут в камерах ступенями снизу вверх.

С целью предохранения кровли камеры от растворения и поддер­жания требуемых параметров камер в скважину по трубам подают нерастворитель: за счет меньшей плотности нерастворитель всегда нахо­дится в верхней части камер. Поднятый из скважин рассол по трубо­проводам поступает в резервуары кондиционного рассола.

Подземное растворение можно применять на месторождениях каменных и калийных солей, бишофита, соды, глауберовой соли.

Скважинная гидродобыча (СГД). Метод скважинной гидродобычи основан на механическом разрушении рудного пласта в призабойной части скважины с помощью гидромониторных струй. Образовавшаяся пульпа с помощью гидроэлеваторов или эрлифтов транспортируется с забоя на поверхность.

Добычный снаряд обычно состоит из двух концентрически распо­ложенных труб с находящимися в нижней части гидромониторным и пульпоподъемным узлами для подачи на забой скважины рабочей жидкости и подъема пульпы. При применении таких снарядов все операции, связанные с процессом добычи, проводят через один ствол скважины.

При разработке неглубоко залегающих полезных ископаемых возмо­жен вариант добычи через сдвоенные скважины, при котором разру­шение пласта производят через один ствол скважины, а подъем пуль­пы через другой, рядом расположенный.

Радиус размыва камер зависит от механических свойств рудовме­щающей залежи, устойчивости пород кровли, а также от параметров гидродобычного снаряда. При использовании существующих конструк­ций добычных снарядов радиус размыва камер достигает 5—7 м.

Скважинная гидродобыча полезных ископаемых наиболее эффек­тивна на месторождениях с мягкими, рыхлыми и слабосцементирован — ными рудами. В подавляющем большинстве это песчано-глинистые породы. С целью интенсификации процесса разрушения пород рудной зоны можно использовать взрыв, вибрации, химическое или микро­биологическое разложение цементирующих веществ. В настоящее вре­мя скважинную гидродобычу применяют на месторождениях урана, фосфоритов, песка, гравия и др.

Подземная газификация (ПГ) — технологический метод, основанный на температурном разрушении полезного ископаемого в пласте. Под­земную газификацию осуществляют с помощью скважин, расположен­ных на расстоянии 25—30 м друг от друга. В одних скважинах произ­водят воспламенение полезного ископаемого с помощью зажигательных патронов, по другим — производят подачу окислителя. Окислитель по трещинам и порам пласта полезного ископаемого поступает к зажи­гательным скважинам и поддерживает горение. Продукты горения через основной ствол скважины поднимаются на поверхность и далее по трубопроводам — к потребителю.

При разработке плотных залежей необходимо создавать искусствен­ную проницаемость пластов с помощью гидроразрыва, взрывов заря­дов ВВ или создавать огневые сбойки скважин. В некоторых случаях разработку плотных залежей можно осуществлять через одну скважи­ну, оборудованную колоннами труб для подачи окислителя и подъема продуктов газификации. Возможны и комбинированные схемы с пе­риодическим реверсом дутья. В качестве окислителя могут быть ис­пользованы воздух, кислород, паро — и водовоздушные смеси.

Подземную газификацию применяют для разработки каменных и бурых углей, а также сланцев. Основными продуктами газификации углей и сланцев являются горючие газы (энергетические, технологи­ческие и др.). Возможно применение подземной газификации для на­грева нефтяных пластов. В стадии внедрения находится метод под­земного сжигания серы для получения сернистого газа для производ­ства серной кислоты

Подземная выплавка серы (ПВС) заключается в разогреве рудного тела теплоносителем до температуры выше точки плавления серы и откачке расплавленной серы на поверхность через скважины. В ка­честве теплоносителя используют перегретый пар.

При подземной выплавке серы осуществляют бурение и обсадку ствола скважины до продуктивного пласта. В дальнейшем скважину оборудуют концентрично расположенными колоннами труб для пода­чи теплоносителя, сжатого воздуха (эрлифтная) и подъема серы с по­мощью эрлифта.

Нагнетание теплоносителя в пласт ведут непрерывно. Расплавлен­ная сера под влиянием силы тяжести стекает к забою скважины, а от­туда поднимается на поверхность и далее по трубопроводам поступает на перерабатывающий комплекс. Для успешного применения этого ме­тода необходимы достаточная мощность продуктивного пласта, высо­кое содержание серы (15—20%); проницаемость пород продуктивного пласта должна обеспечивать фильтрацию воды и расплавленной серы. Породы, подстилающие и покрывающие продуктивную залежь, долж­ны быть водонепроницаемы во избежание утечки теплоносителя. Глу­бина разрабатываемого месторождения и физико-механические свой­ства пород кровли должны исключать возможность прорыва горячей воды на поверхность.

Возможно применение подземной выплавки также на месторож­дениях битума и озокерита.

Подземное выщелачивание (ПВ) заключается в избирательном ра­створении полезного компонента при движении химического реагента по пласту полезного ископаемого и подъему обогащенного раствора на поверхность.

Подземное выщелачивание осуществляют с помощью нагнетатель­ных и откачных скважин, пробуренных с поверхности в продуктивный пласт. В нагнетательные скважины закачивают химический реагент, способный переводить минералы полезного ископаемого в раствори­мую форму. Раствор, пройдя часть рудного пласта, откачные скважины, поднимается на поверхность и далее по трубопроводу транспортирует­ся для переработки. В практике эксплуатации месторождений в основ­ном применяют линейную схему расположения скважин, представля­ющую собой чередование рядов нагнетательных и откачных скважин. Расстояния между рядами и скважинами в ряду колеблются в ши­роких пределах (15—50 м и более). Наиболее распространена схема

25 х 50 м.

В случае монолитных, непроницаемых руд выщелачивание осу­ществляют из горных выработок, вскрывших пласт полезного иско­паемого. Раздробленную с помощью буровзрывных работ горную массу орошают растворителем, который, стекая вниз, растворяет минералы полезного ископаемого. Продуктивные растворы собираются на ниж­нем горизонте и перекачиваются затем на поверхность для переработки.

Важнейшими природными предпосылками применения подземно­го выщелачивания являются способность полезного компонента и его соединений переходить в раствор при воздействии на рудный пласт водного раствора выщелачивающего реагента, а также возможность фильтрации выщелачивающих растворов в породах продуктивного го­ризонта.

Выбор растворителя для ПВ зависит от состава руд. Наиболее ши­роко используют водные растворы кислот (серной, соляной, азотной) с pH = 0,1—1,5 или соды (2,5-10% N3003 + 1,0-2,5% №НС03).

Подземное выщелачивание применяют при добыче урановых руд, цветных и редких металлов (медь, никель, свинец, цинк, золото и др.). Имеются предпосылки использования его для добычи фосфоритов, боратов и др.

Комментарии запрещены.