Гидрогеологическое месторождение ископаемое выщелачивание

Содержание

 

гидрогеологическое месторождение  ископаемое выщелачивание

 

Введение

 

. Гидрогеологические исследования

 

.1 Гидрогеологические исследования  при поисках, разведке и разработке  месторождений твердых полезных  ископаемых

 

.2 Общие задачи гидрогеологических исследований

 

. Геотехнологические методы

 

.1 Подземное выщелачивание металлов

 

.2 Подземная выплавка серы

 

.3 Скважинная гидродобыча рыхлых  руд

 

Список использованной литературы

 

 

Введение

 

 

Современная горная наука решает теоретические  и технические проблемы горного дела и во многом определяет сферу интересов политиков, экономистов, социологов и философов. Её общественное значение для реализации программы развития промышленности огромно. Более того, сегодня, когда остро стоит вопрос о ресурсах сырья, вопросы снижения себестоимости. Роста производительности труда и охраны окружающей среды вышли за рамки только горных проблем и приобрели значение крупной государственной задачи.

 

Для выработки стратегических принципов  развития горной науки - определения генерального направления исследования, а следовательно, перераспределения сил и средств - важно определить уровень НТР в горнодобывающих отраслях промышленности. Для стабильного обеспечения минеральным сырьем необходимо вести поиск в решении нескольких главных проблем горного дела.

 

Первая проблема - обеспечение сырьем. Мы имеем запасы практически всех полезных ископаемых (ПИ), но, как известно, месторождения ПИ залегают в самых  различных условиях и географических точках нашей страны, поэтому решать проблемы ресурсообеспеченности горного производства необходимо комплексно, с учетом полного освоения недр на базе анализа экономики, которая, с одной стороны, связана с характеристикой сырья, условиями его залегания и географической точкой размещения, а с другой - с применяемой технологией производства.

 

Вторая проблема - технология производства работ. Традиционная технология не обеспечивает резкий рост производительности труда, требуется создание поточного процесса добычи, изменение принципа выемки ПИ из недр и соединение этого процесса с первичной его обработкой.

 

Третья проблема - обеспечение комфортности производства - играет весомую роль в повышении производительности труда и имеет социальное значение. Именно геотехнологические методы (ГМ) способны создать максимум комфортности обеспечив решение социальной проблемы горного дела. При правильной организации данных работ обеспечивается высокий уровень безопасности труда

 

Четвертая проблема - проблема экономики. За главный показатель при экономическом  анализе технологии производства должна приниматься экономия труда, а поточность и малооперационность процесса добычи и частичной переработки сырья в недрах при ГМ добычи позволяют получить её.

 

Повышение производительности труда  в горной промышленности возможно только на базе создания принципиально новых технологий добычи полезных ископаемых, основанных на комплексной механизации и автоматизации всех трудоемких работ, обеспечивающих кардинальное решение проблемы безопасности горных работ. Это может быть достигнуто на базе научных исслдеований по преобразованию многооперационных процессов в малооперационные с автономным автоматическим управлением и с выводом людей на поверхность. В связи с этим применение гидротехнологий перспективно.

 

 

1. Гидрогеологические исследования

 

 

Комплекс задач решаемых методами современной гидрогеологии чрезвычайно  разнообразен и широк, к ним относится  и гидрогеологическое обоснование  новых прогрессивных методов  добычи полезных ископаемых (химических, гидравлических и т.д.). На проведение гидрогеологических исследований при решении различных задач расходуются значительные средства. Поэтому вопросы экономии материальных средств, рационального их расходования и повышения эффективности выполняемых исследований имеют большое значение. Определение экономической эффективности необходимо на всех этапах, начиная от их планирования и кончая оценкой выполненных работ. Общее требование к эффективности гидрогеологических исследований вытекает из основных принципов их проведения и заключается в обеспечении эффективного решения поставленных геолого-гидрогеологических задач при минимальных затратах труда, времени и средств.

 

К числу общих принципов, отражающих основы проведения геологоразведочных работ, относятся следующие:

 

) полноты исследований

 

) последовательных приближений

 

) равномерности изучения месторождений

 

) наименьших трудовых и материальных  затрат

 

) наименьших затрат времени

 

) рационального и комплексного  использования природных ресурсов.

 

 

1.1 Гидрогеологические  исследования при поисках, разведке и разработке месторождений твердых полезных ископаемых

 

 

ГГИ при  поисках, разведке и разработке МПИ  выполняются в рамках стадийности, установленной для поисково-разведочных  работ на данное ПИ. Стадийность  ГГИ в каждом случае обосновывается в зависимости от сложности природных условий изучаемой территории, степени их изученности, крупности, важности и сложности проектируемого объекта или мероприятий и других факторов. Принцип рационального и комплексного использования природных ресурсов включает как обязательное требование о необходимости учета и оценки влияния условий эксплуатации одних ПИ на другие и обеспечения условий рационального освоения всех природных ресурсов. Это требование следует прежде всего учитывать при планировании проведения поисково-разведочных работ и при геолого-промышленной оценке любых МПИ.

 

ГГИ при  происках, разведке и разработке МПИ  могут проводиться по крайней  мере в трех различных аспектах. Различающихся целевой направленностью  и характером выполняемых исследований.

 

. ГГИ выполняются с целью изучения природных ГГУ месторождения и их всесторонней оценки как одного из основных факторов, определяющих условия разведки, целесообразность и экономическую эффективность последующего освоения и эксплуатации месторождения. Подземные воды рассматриваются как вредный фактор - нерентабельность, осложнение добычи - затраты на осушение, борьба с водопритоками и др.

 

. ГГИ выполняются  как специальные дополнительные (основные) методы поисков и разведки  месторождений ПИ, имеющие целью  оценку перспектив той или иной территории на различные ПИ, повышение разрешающей способности и экономической эффективности основного комплекса геологоразведочных работ и выполнение основной их цели - найти и разведать промышленное месторождение ПИ - установление различных аномалий, поисковых признаков и др. Вода рассматривается как важный геологический агент, участник многих гидрогеохимических процессов, определяющих миграцию химических элементов.

 

. ГГИ в  районах МТПИ могут проводиться  в целях изучения и оценки  ПВ, как возможных источников для водоснабжения объектов горнорудных и перерабатывающих предприятий. Вода рассматривается как полезное ископаемое.

 

 

1.2 Общие  задачи гидрогеологических исследований

 

 

При планировании и проведении ГГИ  в максимально возможной степени ориентироваться на получение необходимой ГГ информации за счет использования предусматриваемых проектами основных геологоразведочных работ (организация ГГ наблюдений и опробования поисковых и разведочных буровых скважин, тщательное обследование и наблюдения в горно-разведочных выработках, использование результатов геофизических работ, опытно-фильтрационные наблюдения в процессе попутных возмущений ПВ и т.д.). При невозможности получения достаточной информации следует проводить специальные гидрогеологические работы и исследования. Таким образом, общими задачами выполняемых в составе комплекса геологоразведочных работ ГГ исследований является: изучение ГГУ района месторождения; всесторонняя оценка этих условий и выполнение необходимых ГГ прогнозов и обоснований, обеспечивающих эффективное выполнение поисково-разведочных работ, объективную геолого-промышленную оценку месторождения и обоснование наиболее благоприятных условий его промышленного освоения.

 

Существуют следующие основные стадии поисково-разведочных работ на твердые ПИ:

 

) региональное геологическое изучение  территории

 

) поиски (с подстадиями: общие  поиски, детальные поиски, поисково-оценочные  работы)

 

) предварительная разведка

 

) детальная разведка

 

) эксплуатационная разведка

 

Соответственно на каждой стадии выполняются  определенные ГГИ.

 

2. Геотехнологические методы

 

 

Сущность геотехнологических методов  заключается в переводе полезного  ископаемого в подвижное состояние. Эти методы имеют следующие особенности:

 

1.Разработка месторождений ведется  через скважины

 

2.Месторождение - объект добычи  полезного ископаемого и место  его частичной переработки, так  как технология добычи предусматривает  избирательное извлечение.

 

.Инструментом добычи служат  рабочие агенты (энергия или его носители, вводимые в рабочую зону; например, химические растворы, электрический ток, вода-теплоноситель).

 

.Под воздействием рабочих агентов  ПИ изменяет агрегатное состояние,  образуя продуктивные флюиды (раствор,  расплав, газ, гидросмесь), которые обладают легкой подвижностью и начинают перемещаться.

 

.Разработка месторождения зональна  и перемещается во времени  у добычных скважин, а сам  метод определяет размеры и  форму рабочей зоны в эксплуатируемой  части месторождения

 

.Управление процессом осуществляется с поверхности путем изменения параметров рабочих агентов (расход, температура, давление, концентрация и т.д.) и места его ввода в залежь и отбора продуктивных флюидов.

 

Геотехнологические методы можно  классифицировать по процессам добычи, в основе которых лежат вид и способ перевода полезного ископаемого в подвижное состояние (таблица 1).

 

 

Таблица 1. Классификация геотехнологических методов по процессам добычи

 

Подвижное состояние полезного  ископаемогоСпособы перевода полезного ископаемого в подвижное состояниефизическиехимическиекомбинированные (физико-химические и химико-бактериальные)ГазообразноеВоздействие температуры, давления (сублимация, перегонка)Окисление, разложение (частичное или полное сжигание, обжиг)Химические реакции с участием физических полей, бактериального воздействияЖидкое (раствор, расплав)Воздействие температуры, давления (плавление и перегонка, нагрев)Выщелачивание и растворение с образованием молекулярных растворовРастворение, выщелачивание и гидрогенизация с участием физических полей, бактериального воздействияГидромеханическая смесьгидропневморазрушениеРастворение связующего веществаДиспергирование поверхностно-активными веществами, химическими реагентами, физическими полями, бактериями

 

Для геотехнологии характерна универсальность подхода к изучаемым явлениям. На основе изучения процессов и средств бесшахтной добычи ПИ и воздействия на их параметры химическими и физическими методами в геотехнологии используются методы физики, химии, геологии и горного дела, что позволяет количественно оценить происходящие процессы и дать возможность их изучить и использовать.

 

В настоящее время наибольшее применение нашли следующие геотехнологические методы

 

. Подземное выщелачивание.

 

. Подземное растворение.

 

. Подземная выплавка.

 

. Подземная газификация.

 

. Скважинная гидродобыча.

 

Также ведутся направления в  изучении МГ - добыча тепла Земли, гидрогенизация угля и битумов на месте их залегания, скважинная добыча углей воздействием на них углеводородов. Использование  земных недр в качестве реакторов для осуществления технологических процессов, протекающих при высоких температурах и давлениях.

 

 

2.1 Подземное выщелачивание металлов

 

 

Подземное выщелачивание - метод добычи редких, рассеянных и других элементов  путем избирательного растворения их химическими реагентами на месте залегания и последующего извлечения образованных в зоне реакций химических соединений без формирования значительных пустот и без массового сдвижения вмещающих пород.

 

Каждая скважина оборудуется колонной труб из материала, устойчивого по отношению к применяемому растворителю, с фильтром в рудном интервале. В одни скважины подается растворитель, из других откачиваются на поверхность вначале пластовые воды¸ а после их полного замещения - продуктивные растворы, сформировавшиеся в процессе фильтрации растворителя по рудовмещающему пласту от закачных скважин к откачным. На поверхности земли продуктивные растворы подвергаются технологическому переделу (извлечению полезного компонента, доукреплению растворителем, другим видам необходимой обработки) и вновь направляются через закачные скважины в пласт для использования в новом цикле выщелачивания.

 

2.2 Подземная выплавка серы

 

 

Для добычи серы на месте залегания  методом ПВС использовано ее свойство плавиться при температуре 112,8 - 119°С. Процесс добычи включает в себя разнородные тепловые и гидродинамические явления, основанные на теплообмене между теплоносителем (горячая вода), подаваемым через скважины, и рудным массивом.

 

В ходе разработки осуществляется нагнетание воды, ее фильтрация по пласту, разгрузка месторождения за счет работы водоотливных скважин, плавление серы и ее откачка. Все эти процессы связаны между собой. Для обеспечения максимальной добычи серы необходимо регулировать режим работы добычных скважин: изменять число работающих скважин, их расстановку на месторождении и порядок включения в работу, объем подаваемого в скважину теплоносителя, а также режимы откачки серы и водоотлива.