Для добычи каких полезных ископаемых нужно бурить скважины
Что может быть нового и научного в технологиях добычи полезных ископаемых на россыпных и осадочных месторождениях алмазов, золота, платины, янтаря, фосфоритов…?
Сотни лет ведется разработка столь важного в мире сырья, месторождения истощаются, увеличивается глубина добычи, уменьшается концентрация полезного компонента на 1 м3 вынимаемых вмещающих его пород. Если не предлагать горной промышленности новые технические разработки в этой области, человечество может однажды остаться без столь важных промышленности и повседневной жизни материалов.
Все «лакомые куски» известных месторождений россыпного золота, алмазов, платины, сапфиров давно выработаны. Горнодобывающая промышленность переходит на забалансовые и малые по запасам месторождения. При этом очень важно, чтобы добыча полезных ископаемых на таких месторождениях была рентабельна, безопасна и технологична. Ни подземная (шахтами), ни открытая (карьерами) добыча не может быть в данном случае пригодна для освоения природных россыпей или осадочных продуктивных пластов. Первая, практически не пригодна, вторая – экономически не выгодна в условиях мерзлоты, обводненности, малого содержания и количества полезного ископаемого на выявленных участках месторождений.
Вот в таких случаях на помощь горнякам приходят геотехнологические способы добычи полезных ископаемых, в частности – скважинная гидродобыча (СГД). Способ заключается в бурении технологических скважин, вскрывающих россыпное или осадочное месторождение того или другого полезного компонента, установку в скважины высоконапорного гидромонитора, размывающего полезный пласт и превращающего породы и воду в гидросмесь, элеваторного или эрлифтного подъемника гидросмеси на поверхность к перерабатывающему или обогатительному комплексу.
Оборудование для СГД может быть выполнено в стационарном, модульно-передвижном и мобильном виде. По производительности такие комплексы могут соперничать с открытыми горными разработками, но, как правило, ограничиваются 150-600 м3/ч по пульпе.
На сегодняшний день СГД особо важна при добыче россыпного золота в Монголии, Центральной Африке и России, сапфиров и рубинов – в странах Ю-В Азии, лунного камня, сапфиров, рубинов, др. – на Шри Ланка, алмазов – в Якутии, на Мадагаскаре, в африканских странах. Скважинная гидродобыча позволяет эффективно отрабатывать участки месторождений на больших глубинах, с малым содержанием полезного компонента, на незначительных площадях его распространения, в труднодоступных районах…
Себестоимость добычи данным методом в несколько раз ниже традиционных: подземной и открытой разработки. Капитальные вложения – в десятки раз ниже общепринятых.
Не зря к таким способам добычи полезных ископаемых сегодня обращаются в се чаще и чаще. СГД набирает популярность, усовершенствуется и может быть применено даже малым и средним бизнесом.
Так, например, для добычи обводненных строительных песков в Курской области с глубины до 20 м при мощности вскрышных пород 6-8 м и продуктивного пласта – 12-14 м рационально был использован модульно-передвижной комплекс на базе бурильно-крановой техники УБМ-85-17 и гидромонитора АД-300. Достигнута производительность по песку – 45-60 м3/час. Себестоимость песка составила не более 120 руб/м3. Капитальные вложения в добывающе-обогатительный комплекс составили не более 18 млн. рублей.
С 2018 года специалистами Центра по сапропелю по приглашению золотодобывающих предприятий Монголии были обследованы ряд тальвеговых месторождений страны на предмет их разработки при помощи скважинной гидродобычи. При мощности вскрышных пород 60-140 м и продуктивного золотовмещающего слоя – 1-3 м добыча открытым способом полезного ископаемого стала не эффективной и привела к полной остановке работ. Подземная добыча золота в данных горно-геологических условиях не возможна. Первый проект СГД россыпного золота в Монголии показал высокую эффективность его применения. Достигнута производительность по пульпе до 300-440 м3/ч, выемка золота отлажена на уровне 18-20% потерь, в основном, из-за высокой трещиноватости подстилающих пород. Добычное оборудование выполнено мобильным, на пневмоколесном ходу. Проектные капитальные вложения составили 36 млн. руб. Способ только начал применяться и постоянно усовершенствуется.
Скважинная гидродобыча сапфиров в одной из стран Ю-В Азии с глубины 26-78 м при слабосвязных вскрышных породах мощностью 12-14 м спроектирована под мобильную буро-добычную установку на пневмоходу и модульный промывочно-обогатительный узел на санных салазках. Технология позволяет ведение работ с плавной просадкой поверхности и образования на месте добычи водоема. Достигнута пректная производительность по пульпе в 300 м3/ч. Капитальные вложения в оборудование и проектное обоснование бизнеса оцениваются в 38-43 млн. руб.
Пробная скважинная гидродобыча гравийных отложений с содержанием сапфиров, рубинов, «кошачьего глаза», других хризобериллов, гранатов, турмалинов, топазов, кварцев, бериллов также проведена Центром по сапропелю в Шри Ланка. Работы были выполнены в 2004-2006 г. в провинции Балангода и Элахер и длились втечение 6 месяцев мобильным добычным комплексом на базе буровой установки российского производства, промывка и обогащение осуществлялась на российском оборудовании типа «Новомакс». Глубина разработки продуктивного слоя достигала 16-18 м, средняя мощность продуктивного пласта 16-11 м. Капитальные вложения в оборудование комплекса составили 23 млн. руб. За время пробной работы комплекс полностью окупил себя.
Также на Шри Ланке в провинции Ратнапура были проведены работы по СГД аллювиальных россыпей под руслом реки. При ее ширине в 8-22 м и глубине 0.4-1 м удалось сохранить экостабильную обстановку и отработать технологический режим гидродобычи полезного ископаемого, не меняя природного ландшафта. Для этого использовалось оборудование горизонтально-наклонного бурения с одновременной обсадкой скважины.
Сегодня Центр по сапропелю выполняет ряд проектов по СГД россыпного золота в Монголии, алмазов – в России, сапфиров и рубинов – в Камбодже.
Работы проходят успешно, везде достигнуты проектные показатели. Из этого следует, что СГД россыпных и осадочных полезных ископаемых приобретает всеобъемлющий характер и является одним из перспективных методов освоения природных богатств на планете.
ВИДЕООБОЗРЕНИЕ СГД
Скважинная гидродобыча россыпного золота в Монголии
Скважинная гидродобыча полезных ископаемых
Артезианская скважина – это водозаборное сооружение, глубина работы которого находится на артезианском водном слое. Слой, который имеет воду, ограничивается двумя крепкими упорами. Частыми водоупорами являются: глиняная почва, суглинки и другие похожие породы.
Жидкость заключена в подобных упорах в очень сдавленном состоянии, тем самым, имея сильное давление.
При пробуривании первого уровня, водные массы выдавливаются наружу на какую-то определенную высоту.
Какие основные типы скважин?
Чаще всего встречаются два типа водоносных слоёв:
С напором – в этом случае скважина пробуривается довольно далеко в землю;
Без напора – пробуренная скважина находится на самом ближнем к поверхности земли горизонте, имеющем воду. Также скважины устанавливают, как на песок, так и на известняк.
Диапазон обнаружения водоносных уровней достаточно большой. То, как глубоко залегают слои, имеющие воду, определяет особенность литосферы в данной местности. Для того, чтобы сделать артезианскую скважину без каких-либо проблем, следует узнать поподробней про бурение скважин в этой местности.
На каком принципе работает скважина
Строение и методы, которые позволяют артезианским скважинам осуществлять свою работу, очень просты. Скважина подаёт жидкость в помещения таким способом:
1.Вода, посредством специального насосного устройства, перекачивается в накопительный резервуар.
2.Из резервуара жидкость направляется в водоснабженческую систему. Оттуда она подаётся на все необходимые нужды в доме.
3.При понижении уровня в гидроаккумуляторе до минимальных показателей или в случае снижении напора воды, автоматическая система активирует насос и все шаги повторяются снова.
Основные отличительные черты скважин артезианского типа
1. Скорость работы
Такая скважина отличается от других большой скоростью работы. Одно водозаборное сооружение артезианского типа в небольшом коттеджном посёлке, при прочих нормальных условиях, может выдавать около пяти кубометров воды за час. Однако, рядовая скважина без проблем производит порядка трёх кубометров в час.
2. Перебоев с водой нет
Из-за хорошего показателя производительности скважины, водный ресурс будет поступать в Ваш дом без каких-либо перебоев. Даже если вода требуется одновременно во многих местах одновременно. Например, если скважина выдаёт около двух с половиной кубометра за час, то одновременно могут полноценно использоваться четыре крана. Характерные сезонные колебания напора воды, практически отсутствуют в случаях использования глубоко пробуренных артезианских скважин. Изменения напора в таких скважинах будут заметны только в ситуации многолетнего разреза.
Стоит помнить и о том, что на надлежащею подачу воды влияет такой фактор, как обильность водоносного уровня. Если слой не очень обилен, а в близлежащей округе имеется несколько артезианских скважин, то соответственно стоит ожидать возможные проблемы с подачей воды.
3. Безопасность воды
Вода, полученная из более глубоких подземных вод является более качественной, чем вода из неглубоких безнапорных слоёв. Связанно это с тем, что на водные ресурсы в глубоких слоях почти не влияет человеческая деятельность. Даже при наличии развитого сельского хозяйства, сточных ям или свалок мусора, вода из неглубоких горизонтов бывает абсолютно прозрачной и даже бывает отсутствие посторонних запахов. В этом и заключается основная опасность.
Но часто бывает и такое, что жидкость, не зависимо от типа скважины, не соответствует требуемым нормам. Причины могут быть разные: повышенное количество железа в воде, сероводорода, марганца и прочее. В таком случае полученную воду дополнительно очищают.
4.Срок работы водозаборных сооружений
Конструкции, стоящие на известняковых породах, имеют больший срок службы, чем те, которые монтировались на песчаных почвах. Глубина артезианского слоя, в этом случае, не играет никакой существенной роли. Известняковые скважины служат своим владельцам до тридцати лет, а песчаные всего около восьми. Однако, со скважинами на песке не всё так плохо. Для того, чтобы она прослужила дольше необходимо применять двухтрубную конструкцию. В этом случае, скважина, работающая на песке, проработает около двадцати пяти лет.
5. Некоторые ключевые моменты при использовании скважин
Крайне не рекомендуется применять сильные насосы, мощность которых больше скорости работы самой скважины. Такая вещь может привести к поломке фильтра, а также к преждевременному осушению скважины. На известняковые артезианские скважины традиционно имеют ограничения, связанные с водоотбором. Однако, пренебрежение правилами по применению не создаст аварийных ситуации, а только уменьшит время использования.
6. Неисправности сооружений
При надлежащем монтаже конструкции она будет довольно надёжной. Скважину, работающую на песчаной почве придётся чистить от песка, а также довольно часто прочищать фильтр от попавшего внутрь песка.
Водозаборные сооружения артезианского типа, стоящие на известняке, приходят в негодность только по причине истощения водоносного слоя. А если на один горизонт приходится несколько крупных потребителей воды, то соответственно, истощение этого горизонта будет происходить очень быстро.
7. Ремонтное обслуживание артезианских скважин
Особое обслуживает скважин заключается в углублении или добуривании до нижележащего слоя, имеющего необходимую воду. Такие проблемы чаще всего встречаются в на некоторых территориях. Также может потребоваться дополнительное обслуживание из-за малограмотного монтажа водозаборной конструкции. Однозначным сигналом для вызова мастера по ремонту артезианской скважины является появление различных свищей, трещин и прочих похожих вещей. Стоит учитывать то, что для полного понимания возможности к ремонту конкретной скважины, необходима информация соответствующих документов на требуемую скважину.
Самые большие возможности в плане ремонта и углубления скважины представляют такие экземпляры, которые имеют большой радиус обсадной трубы. Таким образом, рекомендуется артезианская скважина на основе трубы Ф159 + Ф125 ПНД. Для Вашей скважины это будет своего рода «второе рождение».
Самым сложным в сфере бурения скважин является монтаж скважины на песчаной почве, такая работа предполагает наличие специальных знаний о геологическом строении данной местности, а также большого опыта компании в монтаже подобных сооружений. Многие фирмы, осуществляющих бурение артезианских скважин, не в состоянии выполнять такие работы из-за сложности требуемой работы и отсутствии практического опыта. Малая опытность буровых организаций приводит к преждевременной поломке скважины, а также, к частым вызовам мастера, что в итоге принесёт ещё большие убытки потребителям.
Приветствую всех читателей! Этой статьей я начинаю огромную серию публикаций о бурении скважин. Что заставило меня этим заняться?
Во первых, это действительно интересный и в тоже время сложный технологический процесс, во – вторых, многие люди не знают об этом ничего, но…. хотели бы узнать об этом побольше, в целях расширения кругозора. Но беда в том, что вся литература написана сложным техническим языком и не каждому “ботанику” удается в ней разобраться.
Для начала немного слов об авторе. С рождения и по сей день вся моя жизнь можно сказать пронизана геологией. Родители работали в геологоразведочной отрасли и познавать азы бурения я начинал с детства. Прошел путь от помощника машиниста буровой установки до бурового мастера, а если взглянуть с точки зрения географии, то от республики Коми и до Магаданской области множество месторождений пришлось объехать и поработать.
А теперь приступим непосредственно к тому о чем гласит заголовок.
Что же такое скважина? – это горная выработка цилиндрической формы, длина которой во много раз превышает ее диаметр (Рис.1).
Рисунок 1 – Вид на скважину
Скажем простым языком – отверстие в земной тверди, выполненное специальной установкой. Для наглядности можно провести аналогию со сверлением дрелью в стене отверстий. Разница только в масштабе как диаметра так и глубины. Скважины бурятся на глубину от нескольких метров до десятков километров!!!! и диаметр бывает от десятков сантиметров до нескольких метров. Самая глубокая скважина в мире пробурена на Кольском полуострове во времена Советского Союза. Ее глубина составила, внимание! – 12 километров и 262 метра!!!!! Побить рекорд не удалось ни одной стране. Американцы правда что-то пытались и вроде как гордо объявили о новом рекорде, но когда компетентные службы провели исследования то, отказали им в признании нового рекорда глубины. Они пробурили ее под наклоном перейдя в горизонтальное бурение. И по факту глубина ее была значительно меньше ее длины. Кстати – глубина и длина скважины – это не совсем и не всегда одно и тоже понятие. Но об этом в этой же статье, но чуточку позже. Для начала разберем из каких элементов состоит скважина (Рис. 2). Верхняя часть скважины, ее начало – называется устье. Нижняя часть, глубина которой в процессе бурения меняется, называется забой скважины. Боковые части имеют название такое же как и в наших квартирах части комнат – стенки скважины. Пространство от устья до забоя называют стволом скважины. Проще говоря вся полость скважины это и есть ствол.
Рисунок 2 – элементы скважины
Теперь вернемся к понятию длина и глубина скважины. Обратите внимание на рисунок 2, на нем я не случайно указал земную поверхность. От нее идет отсчет и глубины и длины скважины. На первый взгляд непонятно простому обывателю о чем идет речь, но читая дальше вы все поймете. Итак, предположим мы бурим скважину ( как это делается технологически вы узнаете в следующих статьях) вертикально. Затем, на глубине 100 метров изменяем ее направление и начинаем бурить под углом, постепенно приводя ствол скважины в параллельное положение с земной поверхностью. Для наглядности – представьте, делаем подкоп под забором. Сначала мы копаем в глубину, а затем копать станем параллельно поверхности. Так и здесь все происходит. И вот так мы продолжаем бурить на большое расстояние – допустим еще 100 метров. В итоге мы получаем длину скважины 200 метров, а глубина 100 метров так и останется (Рис.3).
Рисунок 3 – длина и глубина скважины. Глубина будет 100 метров, длина 200 метров.
Единственное исключение из этого, так скажем, правила – это неприменимо к вертикальным скважинам. У этих скважин обе величины будут иметь одинаковое значение.
Теперь ответим на второй вопрос – зачем их бурят? Сейчас даже у малышей есть навыки пользоваться смартфоном или компьютером – молодежь нынче очень прогрессивная. Так вот – разберите его мысленно или реально на составные части. А теперь по порядку рассмотрим из чего он состоит, но не будем слишком углубляться в детали, а обобщенно. Корпус – зачастую пластик, изготовлен из нефтепродуктов, различные болтики, винтики и пластины крепления – металл, полученный из железной руды и сплавов различных металлов. Добавим сюда драгоценные металлы, они тоже есть в смартфонах хоть и в малых количествах. Стекло – кварцевый песок. Это только небольшая часть элементов смартфона, но этого нам достаточно будет для понимания. А теперь объединим все из чего это сделано и получим – полезные ископаемые. Так вот – самое главное для чего бурят скважины – найти полезные ископаемые!!! Металлы, минералы, газ, нефть и еще много чего. Также бурят скважины для водоснабжения, вскрывая водоносные горизонты. Существует еще такой вид бурения как буровзрывной способ. Его применяют при добыче полезных ископаемых которые залегают в твердых горных породах. Экскаватор не в силах расковырять эту твердь земную. Буровики, пробурив определенное количество скважин, закладывают взрывчатку и после взрыва порода разрыхляется, позволяя загружать ее в горные самосвалы.
На этом закончу эту статью, но продолжение следует, еще будет очень много интересного, так как проработав в этой сфере много лет мне есть о чем поведать. Если понравилось, подписывайтесь на канал и будете всегда в курсе выхода новых статей. Всем удачи и до встречи!