О КОМПАНИИ НАША ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПРОДУКЦИЯ ИНВЕСТОРУ КОНТАКТЫ
 
Освоение россыпных месторождений
(разведка, добыча и переработка)
Скважинная гидродобыча (СГД)
Разработка и проектирование инновационных
технологий по добыче и переработке сырья
Скважинная гидродобыча (СГД)
КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
(343) 286-23-51
Адрес
620016, г. Екатеринбург
ул. Барвинка, 21, оф.4
Е-mail: info@sphold.ru
История развития

Первые публикации по технологии скважинной гидродобычи относятся к 1936 г. В них инженер Тупицын показал, что для определенных горно-геологических условий экономически выгодно вести добычу некоторых видов твердых полезных ископаемых (песка, гравия, угля) через скважины небольшого диаметра (200-300 мм). Причем, что отмечалось особо, такую добычу можно осуществлять без проведения дорогостоящих вскрышных работ.

В последующем эта перспективная технология стала разрабатываться во многих странах, получив развитие в различных отраслях промышленности. В Японии она использовалась при добыче гравийных смесей для намыва прибрежных территорий, в Польше и Китае – для добычи песка, и в Индии и США – при разработке ураноносных слабосцементированных песчаников.

Одно из дочерних направлений СГД – так называемая струйная технология – также быстро заполнило рынок строительной индустрии. В Японии, Италии, Германии, США, в СССР, а затем и в России достаточно спешно стали проводить опытно-конструкторские работы по реализации струйной технологии, которая использовалась для сооружения (или усиления) фундаментов зданий, укрепления просадочных грунтов при строительстве железных дорог, сооружения противофильтрационных завес («стена в грунте») различной конфигурации и протяженности, устранения (или значительного снижения) оползневых явлений и т.д.

Но все же, при всей схожести оборудования и ведения технологического процесса (гидроразмыв через скважину, создание полости под землей, вынос размытого грунта на поверхность эрлифтом и последующее заполнение выработанного пространства материалом с заданными прочностными характеристиками), струйная технология является только некоторым подобием скважинной гидродобычи (СГД) и не может быть даже приблизительным прообразом рассматриваемой технологии добычи полезных ископаемых.
Технология скважинной гидродобычи является самостоятельным способом извлечения полезных ископаемых из недр земли наряду с открытым, подземным и комбинированным способами. А потому разработка технологии СГД в различных горно-геологических условиях эксплуатационных работ, прежде всего, требует квалифицированного подхода и достойных инвестиций. Именно от этого зависит эффективность внедрения способа СГД при отработке мощных массивов разуплотненных ильменит-циркониевых руд с больших глубин в сложных гидрогеологических условиях.

Зарубежные гидродобычные агрегаты

Открытие эрлифтного водоподъема относится к 1797 г. и принадлежит германскому горному инженеру Карлу Лошеру. Вследствие слабого развития компрессорной техники того периода, эрлифтный способ гидроподъема не получил развития и был вытеснен насосным способом.

Первое реальное конструктивное и технологическое решение проблемы скважинной гидродобычи принадлежит американскому инженеру А.Б. Флаю, который в 1964 году получил патент на «Подземную скважинную добычу твердых полезных ископаемых с использованием гидравлической струи». В этом патенте детально рассматривается скважинный гидроагрегат диаметром 273 мм с внутренним водоводом диаметром 113 мм (эквивалентный диаметр пульповода при этом составит 228 мм). Гидросмесь в нем транспортируется гидроэлеватором на высоту не более 60 м. Максимальная крупность твердого не превышает 4-5 мм.

В 1972 году на международной конференции по гидротранспорту этим же автором была предложена технология скважинной гидродобычи ураноносных песчаников с глубины 40-60 м при подъеме гидросмеси гидроэлеватором. При использовании этой технологии бурение скважины осуществляется диаметром 483 мм; обсадная труба диаметром 432 мм является одновременно и внешней трубой гидродобычного агрегата.

При давлении на гидромониторе около 56 ат была достигнута производительность гидроразмыва 55 м3/ч по твердому. Причем объемная концентрация гидросмеси при всасывании составляла около 30%.

При отработке таким же гидродобычным агрегатом сланцевых структур производительность ограничивалась 10 м3/ч, а радиус размыва составлял 9 м.

В 1980 году появилась статья, отражающая результаты опытных работ по скважинной гидродобыче урановых руд. Указанная в статье глубина отработки составила от 30 до 180 м. Подъем гидросмеси осуществлялся гидроэлеватором. Подвод рабочей воды был раздельный. Давление на насадке гидромонитора составляло 210 ат (при этом радиус размыва достигал 12 м), давление на насадке гидроэлеватора - 189 ат. Диаметр эксплуатационной скважины равнялся 400 мм, а гидродобычного агрегата - 323 мм.

На третьем Международном симпозиуме исследователь И.Б. Ченг представил доклад по скважинной гидродобыче угля с глубины 30 м. Подвод воды осуществлялся раздельно на гидроэлеватор и гидромонитор. Скважины бурились диаметром 400 мм, а гидроагрегат собирался из отдельных секций длиной 6-6,7 м и диаметром 360 мм (по внешнему размеру). На гидромонитор подавалось давление в 310 ат, а на насадку гидроэлеватора - в 49 ат. Радиус размыва при диаметре насадки гидромонитора 6 мм составил около 1,8 м. Внутри пульповода проходило две трубы для подачи напорной воды на гидроэлеватор и гидромонитор. Использовался семисекционный центробежный насос мощностью 214 квт.

В 1986 г. Исследователь Храбик Д.А. использовал скважинную гидротехнологию при добыче фосфоритов. Гидродобычной агрегат диаметром 180 мм (при диаметре скважины 200 мм) имел раздельный подвод рабочей воды на гидроэлеватор и гидромонитор давлением около 85 ат. В очистную камеру подавался воздух под давлением 18 ат. Общая мощность, подаваемая на гидродобычной агрегат, составляла почти 1430квт. Радиус размыва составлял около 9 м.

Существует множество других публикаций по технологии скважинной гидродобычи, но их содержание в основном повторяет уже перечисленные источники. Объединив данные из различных публикаций, можно сказать, что использование скважинной технологии осуществлялось в различных горно-геологических условиях при добыче песка, ураноносных песчаников, сланцев, угля, фосфоритов на глубинах, не превышающих 60 м, и радиусе размыва до 9 м. Все гидродобычные агрегаты имели раздельный подвод рабочей воды на гидромонитор и гидроэлеватор. Примеров использования эрлифтного подъема не было. Диаметр скважины составлял не более 400 мм, а гидродобычного агрегата - до 323 мм.

Отечественные гидродобычные агрегаты

В СССР опытные работы по скважинной гидротехнологии проводились в конце 60-х годов на Кингисеппском месторождении фосфоритов. Работы производились с небольших глубин (20-30 м) при максимальном диаметре гидродобычного агрегата 273 мм. Размыв осуществлялся гидромониторами с телескопическим стволом (в основном) и диаметром рабочей насадки до 21-23 мм. Гидроподъем горной массы проводился как гидроэлеваторами, так и эрлифтами.

Опытно-промышленная скважинная добыча песков в Тюмени проводилась с использованием эрлифтного гидроподъема при производительности по твердому до 40 м3/ч с глубины от 15 до 270 м. Расход воздуха составлял 24 м3/мин при давлении 12 ат. Геометрические параметры эксплуатационной скважины и гидродобычного агрегата в источнике данных не приводятся.

Скважинная гидродобыча (СГД) урановых глинистых руд осадочного типа проводилась на Мангышлаке гидродобычными агрегатами диаметром 168 мм и 273 мм. Подъемным аппаратом служил гидроэлеватор центрального и кольцевого типа. В последующем (на Верхнеднепровском ГМК, Томской ГРЭ, Тургайской ГРЭ, на Колубаре (Югославия)) используемые гидродобычные агрегаты были однотипными. Все они имели встроенный гидромонитор с общим подводом рабочей воды на гидроэлеватор.

С 1988 года велись работы по скважинной гидродобыче железных руд на Белгородской ГРЭ. Гидродобычной агрегат состоял из гидромониторной секции с тремя насадками у забоя (диаметром 5 мм) и одной для размыва (диаметром 13 мм). Подвод напорной воды к насадкам осуществляется по центральной трубе диаметром 114 мм, а диаметр гидродобычного агрегата составлял 219 мм. Скважина у устья загерметизирована, и воздух подается по межтрубному кольцевому пространству (гидродобычной агрегат -219 мм и скважина диаметром 324 мм) на глубину 377 м (в этом месте гидродобычной агрегат имеет перфорацию для входа воздуха). Эксплуатационная скважина не обсажена ввиду устойчивости скальных пород. Уровень воды в скважине находится в 35-40 м от поверхности, поэтому используется эрлифтный подъем, а процесс размыва ведется свободными затопленными струями. Производительность эрлифта составляет около 180-200 м3/ч по гидросмеси, плотностью 1018-1020 кг/м3.

На алмазосодержащих трубках «Ломоносовская», «Пионерская», «Чидвинская» и др. технология скважинной гидродобычи предусматривала эрлифтный гидроподъем при размыве алмазосодержащего массива в незатопленных очистных камерах. Не вдаваясь в анализ результатов опыта применения СГД на алмазных трубках Архангельского региона, заметим, что следствием ошибочных представлений конструкторов, исследователей и производственников о сущности процесса эрлифтирования стало изготовление абсолютно неработоспособного скважинного гидроагрегата СЭС-9М. Ведь создать затопление эрлифту его же рабочим давлением воздуха невозможно, это противоречит законам гидростатики внутри и вне подъемной трубы эрлифта.

На трубке «Снегурочка» предлагался совмещенный гидроэлеваторно-эрлифтный подъем гидромеси. Согласно принятой технологии, гидроэлеватор создавал эрлифту затопление 65 м при глубине отработки в 300 м, что соответствует очень низкому коэффициенту погружения смесителя, равном 0,22, даже при работе только на чистой воде. Это обстоятельство резко ограничивало производительность эрлифта, не превышавшей 0,5-1 м3/ч по твердому, что и было в последующем подтверждено практикой технологии СГД алмазосодержащих трубок.

В итоге, несмотря на продолжительный период ведения научно-внедренческих работ по технологии скважинной гидродобычи (с 1961 года в целом и с 1987 года, в частности, по КМА) и огромное количество публикаций по СГД в статьях, патентах, книгах и докладах, до сих пор способ СГД изучался не в комплексе, а лишь как совокупность ряда технологических процессов. Причем в существующих работах эти процессы либо не были раскрыты совсем, либо рассматривались неверно или на недопустимо упрощенном уровне, что крайне усложняет внедрение метода СГД. Тем временем, процесс скважинной гидродобычи невозможно контролировать визуально; а это значит, что необходим совершенно иной уровень научного и практического потенциала исследователей и, прежде всего, комплексный подход к проблеме.

© 2005-2011 ООО "Сибирский промышленный холдинг"

Rambler's Top100
Разработка сайта   ope-n-air.ru