Способы добычи полезных ископаемых в скважинах
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
Друзья, всем привет. Сегодня я расскажу вам о том, какие существуют способы добычи полезных ископаемых, и их влияние на окружающую среду, но прежде всего эти способы зависят от самих ископаемых, их физико-химических свойств, мест размещения и развития технического прогресса.
Еще совсем недавно добыча природных ресурсов производилась вручную, что требовало больших физических усилий и немалых трудозатрат, а сама она имела достаточно низкую производительность труда.
В современных же условиях все изменилось коренным образом: с развитием мощных технических средств и применением специальных машин трудозатраты снизились, а производительность и объемы добычи ископаемых значительно возросли.
Основные способы и технология добычи природных ресурсов
Все минеральные ресурсы, как твердые, так и жидкие, и газообразные на нашей планете располагаются неравномерно и находятся либо на поверхности, либо глубоко под землей, и в зависимости от их мест размещения и залегания для их добычи используют тот или иной способ.
Самими распространенными способами добычи природных ресурсов можно считать:
- открытый способ либо карьерный способ,
- закрытый способ либо подземный или шахтный способ,
- комбинированный способ либо открыто-подземный способ,
- геотехнологический способ либо скважинный способ,
- дражный способ.
Все эти способы имеют как свои преимущества, так и недостатки, поэтому технология добычи полезных ископаемых открытым способом предполагает создание на местах разработки и добычи природных ресурсов глубоких котлованов в виде больших карьеров или разрезов, размеры которых зависят от относительно небольшой глубины и протяженности, а также мощности пластов залегания ископаемых.
Преимуществом такого способа добычи является его относительная дешевизна, наибольшая производительность и трудоемкость, безопасные условия труда, а недостатками — большое снижение качества сырья из-за содержания в нем большого количества пустых пород, негативные последствия по отношению к окружающей среде.
Таким способом обычно добывают природное строительное и индустриальное сырье такое как –
- известняк и мел,
- песок и глина,
- торф и уголь,
- медь и свинец,
- молибден и никель,
- олово и вольфрам,
- хром и марганец,
- цинк и железо.
Твердые ископаемые, находящиеся на достаточной большой глубине залегания добывают подземным, т.е. закрытым способом, при котором сооружают подземные шахты. 
Недостатком такого способа является его огромный риск для горняков, связанный с обрушением и загазованностью, а значит и взрывоопасностью.
Таким способом обычно добывают руды, полиметаллы и минеральное сырье
такие как:
- медь и золото,
- вольфрам и железо,
- каменный уголь и минеральные соли.
Если открытый и закрытый способ добычи полезных ископаемых не подходит для данного месторождения промышленного сырья, то применяют комбинированный открыто-подземный способ, где сначала добываются открытым способом сырье из верхних слоев, а затем уже шахтным методом дорабатывают оставшиеся запасы металлических руд, залегающие на достаточно большой глубине.
Достоинствами такого способа являются большие объемы добычи природного сырья, а таким способом обычно добываются многие цветные металлы и алмазы.
Геотехнологический или скважинный способ используют при добыче специальных видов сырья, имеющих газообразное или жидкое состояние с помощью такой процедуры как бурение глубоких скважин, где при помощи физико-химического метода осаждения, выщелачивания и плавления извлекают из недр земли на поверхность выходящие по трубам полезные ископаемые.
Таким способом обычно добываются:
- газ и нефть,
- сера и литий,
- фосфор и уран.
И наконец, отдельный дражный способ, где горное предприятие одновременно осуществляет как добычу сырья, так и его обогащение, т. е. с помощью специального оборудования первично происходит отделение ценной породы от сопутствующей пустой.
Таким способом обычно разрабатываются месторождения россыпей:
- золота и алмазов,
- платиноидов и касситерита.
Влияние на окружающую среду добычи полезного сырья
Добыча полезных ископаемых любым способом не может не оказывать на окружающую среду своего негативного воздействия, так как занимает огромные площади хозяйственных земель, доходящие порой до десятков тысяч квадратных километров. Такая техногенная нагрузка на природную среду нарушает естественный ход саморегуляции жизненных процессов окружающей среды и порой приводит к ее быстрой деградации.
Как правило, под их разработками находятся самые продуктивные почвенные черноземы:
- полей и пашен,
- лесов и водоемов,
- дорог и населенных пунктов.
Производство добычи начинается с подготовительных очистных работ, где на местности удаляются все искусственные преграды, так:
- вырубаются многолетние леса с ценными породами деревьев,
- осушаются вековые водоемы в виде болот, рек и озер,
- прокладываются инженерные коммуникации в виде водоотводящих канав и подъездных путей.
Затем производят вскрышные работы, целью которых служит послойное удаление и перемещение в отвалы пустой породы открывающей доступ к самим природным ресурсам:
- мягкую и легкую породу разрабатывают при помощи бульдозеров и землеройных машин,
- скальную и твердую породу сначала взрывают при помощи буровзрывной техники, а потом разрабатывают при помощи экскаваторов и скреперов,
уже обнаженные полезные ископаемые добывают и грузят на специальные транспортные средства — карьерные самосвалы,
которые везут добытое сырье на обогатительные предприятия и металлургические комбинаты.
Добыча природного сырья имеет еще и такие негативные последствия для окружающей среды как загрязнение почвы, воды и воздуха химическими элементами отвалов, что пагубно влияет как на растительный, так и животный мир данной местности.
Это негативное воздействие на окружающую среду отрицательно влияет и на здоровье людей, живущих в близлежащих местностях – повышением заболеваемости местного населения.
Поэтому в период разработки месторождений полезных ископаемых необходимы такие регулярные мероприятия как — проведение наблюдений и экологический мониторинг.
Уменьшить негативное влияние на окружающую среду в дальнейшем можно усовершенствованием методов разработки, а также с помощью рекультивации этих земель, возвратом и приведением их в первоначальное состояние, однако на это нужны огромные финансовые средства и немалый временной интервал.
Поэтому добывающие предприятия согласно закону охраны недр и окружающей среды обязаны после всех проведенных работ по добыче сырья обеспечить восстановление естественного ландшафта местности, где за свой счет они сажают леса и разбивают лесопарки с созданием в последствие зон отдыха, а также восстанавливают плодородный слой почвы, вовлекая его в сельскохозяйственный оборот.
Надеюсь, вам понравилась моя статья о способах добычи полезных ископаемых, и вы узнали из нее много полезного для себя. Может быть, и вы знаете какие–то новые способы добычи природного сырья. Расскажите мне об этом в комментарии к статье, мне будет любопытно их узнать. Разрешите на этом с вами попрощаться и до новых встреч дорогие друзья.
Предлагаю Вам подписаться на обновления блога, чтобы получать мои статьи на свою почту. А также вы можете поставить свою оценку статье по 10 системе, отметив ее определенным количеством звездочек.
Приходите ко мне в гости и приводите друзей, ведь этот сайт создан специально для вас. Я всегда рада видеть вас и уверена, что вы обязательно найдете здесь много полезной и интересной информации.
Авторы: И. Т. Мищенко, Д. Р. Каплунов
СКВА́ЖИННАЯ РАЗРАБО́ТКА МЕСТОРОЖДЕ́НИЙ полезных ископаемых, способ извлечения из недр (продуктивного пласта) газообразных, жидких и твёрдых полезных ископаемых с использованием эксплуатационных (добывающих и нагнетательных) буровых скважин. С. р. м. нефти и горючих газов осуществляется с сер. 19 в., твёрдых полезных ископаемых – с 1940-х гг.
Эксплуатац. добывающие скважины предназначены для подъёма продукции из пласта на дневную поверхность, нагнетательные – для закачки в пласт разл. рабочего агента, используемого, напр., для выдавливания продукта. Глубина скважин зависит от глубины залегания продуктивного пласта, а их длина – от пространственной (вертикальной, наклонно направленной, с горизонтальным окончанием и др.) ориентации (траектории) и изменяется от десятков до нескольких тысяч (15000 и более) метров. Диаметр скважины (75–800 мм) зависит от её назначения и конструкции.
Управление С. р. м. осуществляется режимами работы скважин; в добывающих – устанавливают рациональную депрессию (разность давлений), под действием которой продукция пласта из призабойной зоны поступает в скважину и далее – на поверхность; в нагнетательных – устанавливают рациональную репрессию (разность между давлением в скважине и пластовым давлением на определённой глубине), под действием которой используемый рабочий агент из скважины поступает в призабойную зону и далее – в пласт. Для повышения эффективности С. р. м. и коэф. извлечения продукции используют рабочие агенты разл. природы (газы, жидкости, газожидкостные смеси, ПАВ, химич. реагенты и др.).
Для скважинной добычи нефти и газа применяют разл. способы. Напр., фонтанная добыча применяется, когда продукция (нефть) в пласте и скважине движется под действием пластового давления. Если пластовое давление низкое, то для принудит. подъёма продукции проводится механизированная добыча за счёт внешних источников энергии; используют сжатый газ, различные по принципу действия насосы, жидкие энергонесущие потоки (включая поддержание пластового давления закачкой в пласт воды) и др.
С. р. м. твёрдого полезного ископаемого основана на разрушении и доставке его к скважинам водой и выдаче в виде гидросмеси на поверхность. Применяется преим. для добычи рыхлых и слабосцементированных руд, залегающих в виде пластов на относительно небольшой глубине. Используют также плавление, растворение, химич. или бактериальное выщелачивание. Для выщелачивания металлов реагент в залежь подаётся через одну группу скважин, а продуктивный раствор откачивается из других (соседних).
С. р. м. исключает присутствие людей под землёй, значительно сокращает время строительства и освоения рудников. При скважинной добыче на поверхность выдаются только полезные ископаемые, что существенно снижает объёмы складируемых отходов и негативное воздействие на окружающую среду.
См. также Артезианская скважина, Газовая скважина, Нефтяная скважина.
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 все 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 проектная 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 в течение 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.
Добыча россыпных полезных ископаемых на прирусловых аллювиальных месторождениях представлена на видео ниже:
Скважинная гидродобыча янтаря для месторождений Украины:
Скважинная гидродобыча (СГД) строительного песка представлена на видеоролике ниже: