Способ освоения глубокозалегающего обводненного месторождения бурожелезняковых оолитовых руд



Способ освоения глубокозалегающего обводненного месторождения бурожелезняковых оолитовых руд
Способ освоения глубокозалегающего обводненного месторождения бурожелезняковых оолитовых руд
Способ освоения глубокозалегающего обводненного месторождения бурожелезняковых оолитовых руд
Способ освоения глубокозалегающего обводненного месторождения бурожелезняковых оолитовых руд
Способ освоения глубокозалегающего обводненного месторождения бурожелезняковых оолитовых руд
Способ освоения глубокозалегающего обводненного месторождения бурожелезняковых оолитовых руд
Способ освоения глубокозалегающего обводненного месторождения бурожелезняковых оолитовых руд

 


Владельцы патента RU 2594912:

Лунев Владимир Иванович (RU)

Изобретение относится к области горного дела, а именно к геотехнологическому способу добычи твердых полезных ископаемых методом подземного выщелачивания. Способ освоения глубокозалегающего обводненного месторождения бурожелезняковых оолитовых руд посредством подземного выщелачивания полезных компонентов руд включает разбуривание геотехнологическими скважинами добычного участка по сетке, образуемой перемежающимися параллельными рядами закачных и выдачных скважин, пробуренных вкрест направления течения обводняющего пласт полезного ископаемого напорного потока, подготовку геотехнологических скважин к добыче полезного ископаемого, закачку выщелачивающего агента через закачные скважины в пласт полезного ископаемого, растворение полезных компонентов руд с образованием продуктивного раствора, выдачу на дневную поверхность получаемого продуктивного раствора через выдачные скважины. Подготовку закачных скважин к добыче полезного ископаемого в наземной части скважинного оборудования осуществляют путем присоединения к устью каждой скважины емкости с выщелачивающим агентом, которая оснащена запорно-регулирующей арматурой, включающей вентильный клапан, работающий на впуск жидкого выщелачивающего агента через скважину в пласт полезного ископаемого. Подготовку выдачных скважин к добыче полезного ископаемого в наземной части скважинного оборудования осуществляют путем присоединения к устью каждой скважины порожней сборной емкости, которая оснащена запорно-регулирующей арматурой, включающей вентильный клапан, работающий на выпуск продуктивного раствора из пласта полезного ископаемого через скважину в сборную емкость. Для подачи жидкого выщелачивающего агента в пласт полезного ископаемого и выдачи продуктивного раствора на дневную поверхность используют регулярное суточное действие приливной волны земной поверхности над месторождением путем включения вентильного клапана выдачной скважины в период земного прилива и включения вентильного клапана закачной скважины в период земного отлива. Для случая, когда величина напора потока, обводняющего пласт полезного ископаемого, выше уровня дневной поверхности земли, емкость с выщелачивающим агентом закачной скважины размещают таким образом, чтобы дно емкости было выше уровня самоизлива на величину амплитуды приливной волны, а емкости для сбора продуктивного раствора выдачной скважины размещают таким образом, чтобы ее верхняя часть была ниже уровня самоизлива на величину амплитуды приливной волны. Технический результат - повышение эффективности выщелачивания и экологичности процесса подземного выщелачивания. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к области горного дела, к геотехнологическим способам добычи твердых полезных ископаемых, в частности, методом подземного выщелачивания (ПВ). С позиций физико-химической геотехнологии ПВ может применяться при освоении: месторождений в сильно обводненных и неустойчивых осадочных породах; руд зон окисления сульфидных месторождений; забалансовых участков; глубокозалегающих залежей с бедной рудой; отвалов и хвостозранилищ (Порцевский А.К., Катков Г.А. Геотехнология (физико-химическая). - М.: МГОУ, 2004. - С. 20).

Методы ПВ получили развитие при организации процессов добычи урана, золота и меди (см., например, Аренс В.Ж. Физико-химическая геотехнология. - М.: Изд. МГГУ, 2001. - 656 С.; Подземное выщелачивание полиэлементных руд. / Под ред. Н.П. Лаверова. - М.: Изд. АГН, 1998. - 446 с.; Толстов Е.А. Физико-химическая геотехнология освоения месторождений урана и золота в Кызылкумском районе. - М.: Изд. МГГУ, 1999. - 314 с.).

Железорудное сырье имеет более низкую рыночную стоимость, чем стоимость урансодержащего, золотосодержащего или медьсодержащего минерального сырья. Однако существуют варианты рентабельной добычи железа методом ПВ и из такого сырья. Технологические реализации этих вариантов представлены, например, в таких источниках информации, как Вогман Д.А. Железорудная база и геотехнологические методы добычи / Тез. докл. 11-й Всесоюзн. конф. по геотехнологическим методам добычи. - М., 1976. - С. 39-42; А.с. СССР SV 1218082. Способ подземного выщелачивания железосодержащих руд / Авт.: В.П. Небера, И.Г. Абдульманов, К.И. Мусейнов. - Опубл. 15.03.1986; Вогман Д.А., Иванов С.В., Коробков Ю.И. Подземное выщелачивание железа из недр. / Семинар №19 МГГУ «Перспективы развития физико-химических способов добычи полезных ископаемых // http://science.msmu.ru.

Известный способ-аналог по SU 1218082 включает вскрытие скважинами обводненной железорудной залежи, подачу в технологические скважины сернистого газа одновременно с насыщенной кислородом водой, образующие серную кислоту в качестве выщелачивающего реагента, сбор и транспортировку продуктивных растворов, кислотность которых поддерживается в диапазоне ph=1,5-2,5. Недостатками этого технического решения является необходимость на месте добычи железа иметь три компонента для получения выщелачивающего реагента, эффективность и качество смешивания которых зависят от температуры и давления.

Известны и другие способы-аналоги освоения обводненного железорудного месторождения методом ПВ, например, по а.с. №1320418, а.с. №1234598, заявке RU 2001122130. Особенностью способа по а.с. №1320418 является использование подземного источника воды для добычи твердого полезного ископаемого при основном условии реализации этого способа - наличии над пластом полезного ископаемого мощного водоносного горизонта. Отличительная особенность способа по а.с. №1234598 заключается в том, что в пределах контура рудного тела осуществляют регулирование напора подземных вод путем подачи или отбора воды из водоносных горизонтов через вспомогательные скважины. Недостатком этих двух способов-аналогов является весьма сложная и дорогостоящая технологическая реализация. Способ добычи твердого полезного ископаемого выщелачиванием по заявке RU 2001122130 заключается в том, участок месторождения, подлежащий разработке, разбуривают технологическими скважинами по определенной сетке, скважины подготавливают к добыче полезного ископаемого, затем через устья скважин в пласт полезного ископаемого закачивают выщелачивающий агент, после чего из выданных скважин отбирают продуктивные растворы.

Недостатком способа является необходимость бурения и обустройства скважин, подающих в пласт полезного ископаемого воду из ниже- или вышезалегающего напорного водоносного горизонта. Повышенные в этой связи капитальные и эксплуатационные затраты, например, при освоении обводненного глубокозалегающего железорудного месторождения, увеличивают себестоимость получаемых продуктивных растворов.

В качестве наиболее близкого аналога-прототипа может быть выбран способ геотехнологического освоения обводненного месторождения бурожелезняковых руд оолитового строения по заявке RU 2015, заключающийся в том, что участок месторождения, подлежащий разработке, разбуривают технологическими скважинами по определенной сетке, скважины подготавливают к добыче полезного ископаемого, затем через устья закачных скважин в пласт полезного ископаемого закачивают выщелачивающий агент, после чего из выдачных скважин отбирают с использованием напора водоносного горизонта продуктивный раствор, закачку выщелачивающего агента и выдачу продуктивного раствора осуществляют посредством использования потенциальной энергии, аккумулированной в газовом объеме, а именно в емкости со сжатым газом на устье закачной скважины и в вакуумированной емкости на устье выдачной скважины, при этом закачку концентрированного выщелачивающего агента в пласт полезного ископаемого производят выше по течению обводняющего пласт полезного ископаемого потока, пропускание разбавленного до эффективной концентрации выщелачивающего агента через определенную толщу пласта полезного ископаемого в латеральном простирании осуществляют в гомогенном виде совместно с обводняющим пласт потоком в направлении его течения и с характерной для него естественной скоростью фильтрации, а сбор и выдачу на дневную поверхность получаемого продуктивного раствора производят ниже по течению обводняющего пласт полезного ископаемого потока с использованием напора данного водоносного горизонта, сетку технологических скважин образуют перемежающиеся параллельные ряды закачных и выдачных скважин, пробуренные вкрест направления течения обводняющего пласт полезного ископаемого потока.

В качестве недостатка прототипа можно отметить необходимость иметь на добычном участке возобновляемые запасы потенциальной энергии, аккумулируемой в газовом объеме.

Поставлена задача - упростить геотехнологическое освоение глубокозалегающего обводненного месторождения бурожелезняковых оолитовых руд и удешевить получаемый промежуточный продукт в качестве исходного сырья для гидрометаллургического получения из него железа.

Поставленная задача решена посредством предложенной совокупности существенных признаков изобретения, приводимых ниже.

1. Способ освоения глубокозалегающего обводненного месторождения бурожелезняковых оолитовых руд посредством подземного выщелачивания полезных компонентов руд путем разбуривания геотехнологическими скважинами добычного участка по сетке, образуемой перемежающимися параллельными рядами закачных и выдачных скважин, пробуренных вкрест направления течения обводняющего пласт полезного ископаемого напорного потока, подготовки геотехнологических скважин к добыче полезного ископаемого, закачки выщелачивающего агента через закачные скважины в пласт полезного ископаемого, растворения полезных компонентов руд с образованием продуктивного раствора, выдачи на дневную поверхность получаемого продуктивного раствора через выдачные скважины, отличающийся тем, что подготовку закачных скважин к добыче полезного ископаемого в наземной части скважинного оборудования осуществляют путем присоединения к устью каждой скважины емкости с выщелачивающим агентом, которая оснащена запорно-регулирующей арматурой, включающей вентильный клапан, работающий на впуск жидкого выщелачивающего агента через скважину в пласт полезного ископаемого, подготовку выданных скважин к добыче полезного ископаемого в наземной части скважинного оборудования осуществляют путем присоединения к устью каждой скважины порожней сборной емкости, которая оснащена запорно-регулирующей арматурой, включающей вентильный клапан, работающий на выпуск продуктивного раствора из пласта полезного ископаемого через скважину в сборную емкость, а для подачи жидкого выщелачивающего агента в пласт полезного ископаемого и выдачи продуктивного раствора на дневную поверхность используют регулярное суточное действие приливной волны земной поверхности над месторождением путем включения вентильного клапана выданной скважины в период земного прилива и включения вентильного клапана закачной скважины в период земного отлива.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для случая, когда величина напора потока, обводняющего пласт полезного ископаемого, выше уровня дневной поверхности земли, емкость с выщелачивающим агентом закачной скважины размещают таким образом, чтобы дно емкости было выше уровня самоизлива на величину амплитуды приливной волны.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для случая, когда величина напора потока, обводняющего пласт полезного ископаемого, выше уровня дневной поверхности земли, емкости для сбора продуктивного раствора выданной скважины размещают таким образом, чтобы ее верхняя часть была ниже уровня самоизлива на величину амплитуды проливной волны.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подготовку геотехнологических скважин к добыче полезного ископаемого в подземной части скважинного оборудования осуществляют путем перфорации обсадных труб в интервале мощности пласта полезного ископаемого и оборудования перфорированных участков обсадных труб пакерами, обеспечивающими избирательный переток рабочих флюидов - выщелачивающего агента и продуктивного раствора - в прикровельной, или в приподошвенной, или в срединной части пласта полезного ископаемого с реализацией нескольких вариантов отработки добычного участка: сверху вниз, снизу вверх или горизонтально по направлению течения обводняющего пласт полезного ископаемого напорного потока.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используемый выщелачивающий агент получают непосредственно на месторождении из материала пород, налегающих на пласт полезного ископаемого в приповерхностном слое земных недр, например торфа или бурого угля.

Описание способа освоения глубокозалегающего обводненного месторождения бурожелезняковых оолитовых руд целесообразно сделать на примере конкретного геологического объекта, планируемого к освоению. В качестве такового может быть рассмотрено Бакчарское проявление железных руд в Томской области, входящее в состав Западно-Сибирского железорудного бассейна (Фиг. 1).

Бакчарское проявление является составной частью Бакчарского рудного узла, расположенного в Бакчарском административном районе в 200 км к западу от г. Томска. Площадь месторождения 1200 км2. Проявление открыто в 1957 г. Прогнозные ресурсы проявления различными исследованиями оцениваются от 18,3 млрд т [Западно-Сибирский железнорудный, 1964; Горюхин и др., 2000] до 28 млрд т по категориям P1+P2 [Геология…, 2000]. По оценке Е.В. Черняева [Черняев и др., 1997] прогнозные ресурсы составляют 28,6 млрд т по категории P1 при среднем содержании Fe 34,12% и по категории P2 - 23,6 млрд т.

Рудное тело Бакчарского проявления сложено Бакчарским, Колпашевским и Нарымским горизонтами, достигающими совокупной мощности до 50 м, в составе которых имеются крепкие сцементированные руды и так называемая «рудная сыпучка». По данным Томской геологоразведочной экспедиции [Никонов и др., 2006] мощность «рудной сыпучки» Бакчарского горизонта - 6,8 м, Колпашевского - 8,5 м; общая мощность сыпучей бурожелезняково-оолитовой руды составляет 15,3 м; в Нарымском горизонте сыпучие руды отсутствуют. Эти рыхлые оолитовые гетитгидрогетитовые руды, в первую очередь, пригодны для применения таких геотехнологических методов, как скважинная гидродобыча (СГД) и ПВ.

Минприроды России в период 2004-2014 гг. проводило геологоразведочные работы на Бакчарском проявлении, в том числе и с целью выявления возможности использования геотехнологий при его освоении [Тепляков и др., 2005; Лунев и др., 2009; Лунев и др., 2001; Тепляков и др., 2001].

Другой геотехнологической особенностью, кроме наличия «рудной сыпучки», является обводненность Бакчарского проявления. По сложности геолого-гидрологических и горно-геологических условий участок недр проявления относится ко 2-ой группе сложности (классификация запасов и прогнозных ресурсов питьевых, технических и минеральных подземных вод).

Гидрогеологические условия Бакчарского железорудного проявления могут быть представлены на основе материалов региональной оценки ресурсов пресных и маломинерализованных подземных вод южной части Западно-Сибирского артезианского бассейна и результатов гидрогеологических исследований для организации централизованного водоснабжения населенных пунктов южных районов Томской области.

Характерной особенностью залегания железорудных горизонтов проявления и их обводнения является согласованное падение горизонтов с ЮЮЗ на ССВ и направление грунтового потока по Аз=18°.

В региональном плане гидрогеологический разрез характеризуется двухэтажным строением, объединяющим две гидродинамические зоны: интенсивного и замедленного водообмена. Максимальная мощность зоны активного водообмена контролируется глубиной вреза гидрографической сети. При залегании рудной толщи на глубинах, близких к 200 м, участок проявления, планируемый к первоочередной отработке, попадает в пределы нижней части активного водообмена. Гидрогеологический разрез характеризуется наличием нескольких выдержанных в плане и в разрезе мощных водоносных горизонтов, часть из которых используется для организации централизованного водоснабжения населенных пунктов. Подземные воды этих горизонтов являются частью единой гидродинамической системы Западно-Сибирского артезианского бассейна.

Для представленного технического решения интерес представляет четвертый водоносный горизонт, приуроченный к отложениям Ганькинской свиты (К2gn). Он образован обводненными песками и обладает большим гидростатическим напором и без разделяющего водоупора переходит непосредственно в железорудную толщу, обладающую пониженными фильтрационными параметрами. Воды Ганькинской свиты пресные.

По данным источника «Гидрогеология СССР, т. XVI, Западно-Сибирская равнина» [Булыгин и др., 1970] воды рудной толщи имеют напор 160-200 м. Пьезометрические уровни устанавливаются на глубине от -6 м ниже поверхности земли до +4,5 м выше ее. Дебиты скважин составляют 9,5-4,8 л/сек, удельные дебиты 0,95-0,68 л/сек∗м. Коэффициенты фильтрации по лабораторным данным 1,64 м/сут, по данным откачки из скважин 1,56 м/сут.

Другой характерной особенностью рассматриваемого геологического объекта является его расположенность в труднодоступной таежно-болотистой местности в зоне крупнейшего в мире Васюганского болота, в условиях отсутствия развитой транспортно-энергетической инфраструктуры малозаселенной территории. Из опыта освоения нефтегазовых месторождений Томской области (60-90-е годы) известно, что доставка грузов на месторождения возможна с середины ноября по февраль по зимникам, два месяца весной по половодью и круглогодично вертолетами. Это обстоятельство существенно удорожает освоение месторождений, практически, строительство одного километра дороги, ЛЭП, трубопровода обходилось стоимостью не менее одного миллиона долларов США (в ценах тех лет). Еще дороже обходится доставка грузов по воздуху.

Таким образом, громадные запасы Бакчарских бурых железняков, до трети объема которых находится в рыхлом, слабосвязанном состоянии, обводненных напорным потоком, и необходимость минимизации транспортно-энергетических затрат инициирует применение автономного ПВ с возможностью получения товарного продукта непосредственно на добычном участке месторождения.

На Фиг. 1 изображена схема размещения глубокозалегающих обводненных бурожелезняковых оолитовых руд на территории Томской области, где обозначено: 1 - административная граница Томской области; 2 - Западно-Сибирский железорудный бассейн; 3 - Бакчарское месторождение гетитгидрогетитовых бурожелезняковых руд оолитового строения. Указаны направления течения подземных напорных пресных вод в пластах полезного ископаемого с ЮЮЗ на ССВ и движения регулярной суточной приливной волны земной поверхности по территории области с В на З.

Приливы земные, морские, атмосферные - обусловлены силами притяжения Луны и Солнца в соединении с центробежными силами, развивающимися при вращении систем Земля-Луна и Земля-Солнце (Большой Энциклопедический словарь, http://dic.academic.ru). Большая из этих сил - лунная - определяет прилив и отлив воды в течение суток. Длина приливной волны достигает нескольких сотен километров, амплитуда волны в открытом океане составляет около 1 метра. Вертикальное смещение земной поверхности достигает на экваторе 0,5 м (на широте Москвы 0,35-0,40 м). Изменение силы тяжести достигает величины 0,25∗10-5 м/с2 (0,25 мгал) на экваторе. Максимальное поднятие воды при приливах называют «полной водой», минимальное - «малой водой». Приливы ежесуточно обходят Землю с востока на запад, как и видимое движение Луны. Приливная деятельность на нашей планете достаточно изучена и широко представлена в научной литературе (см., например, Мельхиор П. Земные приливы / Пер. с англ. - М.: МИР, 1968. - 482 с.).

Следует заметить, что субширотные размеры Западно-Сибирского железорудного бассейна 2, по направлению движения приливной волны, близки к длине приливной волны. Этот факт дает основание для предположения о квазирезонансном воздействии приливной волны на толщу горных пород, налегающих на рудный пласт, по аналогии с теорией взаимодействия волн де Бройля, связанных с любыми материальными объектами волновой природы (Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Вып. 3-4, - 3-е изд. - М.: Мир, 1976. - С. 221, 222, 412). Увеличению амплитуды земной приливной волны над железорудным бассейном 2 будет способствовать разобщение монолитности толщи горных пород мощными водоносными горизонтами с ослабленной связностью твердых частиц.

Действие приливной волны земной поверхности над железорудным бассейном - толщи горных пород в 150-250 м, налегающих на рудный пласт - подобно действию перистальтического насоса, увеличивающего напор и дебит самоизливающихся скважин во время прилива.

Предполагаемое к первоначальному освоению Бакчарское месторождение 3, имеющее площадь более 500 кв. км, может быть разделено на добычные участки, разбуриваемые геотехнологическими скважинами по сетке, образуемой перемежающимися параллельными рудами закачных и выдачных скважин, пробуренных вкрест направления течения обводняющего пласт полезного ископаемого напорного потока. На Фиг. 2 представлена схема сетки разбуривания с принятыми обозначениями: 4 - закачная скважина; 5 - выданная скважина; 6 - охранная выданная скважина; 7 - отметка места разбуривания геотехнологической скважины; D - межрядный интервал; d - межскваженный интервал. Добычной участок осваивается путем последовательной или параллельной отработки межрядных интервалов D взаимодействующих закачных 4 и выдачных 5 скважин. Охранные ряды скважин 6 защищают неразрабатываемые земные недра от негативного воздействия закачиваемого в скважины 4 выщелачивающего агента и выдаваемого из скважин 5 продуктивного раствора и их смеси. Параметры D и d выбираются исходя из горногеологических и гидрогеологических условий и геотехнологических требований. Для условий Бакчарского месторождения 3 оптимальными значениями могут быть величины D=10 м и d=5 м.

Типичный процесс ПВ демонстрирует Фиг. 3, где обозначено: 8 - дневная поверхность земли; 9 - пласт полезного ископаемого; 10 - налегающая на пласт полезного ископаемого горная порода (кровля пласта); 11 - подлежащие горные породы (подошва пласта); 12 - выщелачивающий агент; 13 - растворяемое полезное ископаемое; 14 - продуктивный раствор; 15 - закачка выщелачивающего агента 12 через закачную скважину 4 в пласт полезного ископаемого 9; 16 - выдача продуктивного раствора 14 через выдачную скважину 5 из пласта полезного ископаемого 9. Сущность ПВ заключается в переводе твердой фазы полезного ископаемого 9 в жидкую фазу 13 посредством агента 12 и выдачу продуктивного раствора 14 на дневную поверхность 8. При этом используются водоупорные свойства кровли 10 и подошвы 11.

Как уже отмечалось выше, для Бакчарского месторождения 3 установлен минимальный пьезометрический уровень пресной воды 17, обводняющий рудный пласт 9, на глубине - 6,0 м ниже поверхности земли 8 (Фиг. 4а) - Hmin=-6,0 м, а максимальный - выше поверхности земли 8 на Hmax=+4,5 м (Фиг. 4б). Этот диапазон разброса пьезометрических уровней по территории месторождения 3 (более 500 кв. км) на порядок величины больше диапазона Δ приливно-отливных изменений уровней воды 17, что влияет на уровень капитальных затрат (земляные работы) и/или эксплуатационных затрат (работа наноса) при обустройстве добычного участка приливного ПВ. Однако на значительной части территории месторождения 3 величины пьезометрических уровней положительны и это способствует использованию в ПВ регулярного действия прилива 18 (H+Δ) и отлива 19 (H-Δ), как указано на Фиг. 5а и Фиг. 5б.

Для случая, когда величина напора потока, обводняющего пласт полезного ископаемого 9, выше уровня дневной поверхности земли 8, емкость 20 с выщелачивающим агентом 12 закачкой скважины 4 размещают таким образом, чтобы дно емкости 20 было выше уровня самоизлива H на величину амплитуды приливной волны +Δ, а вентильный клапан 22, работающий на впуск жидкого выщелачивающего агента 12 через закачную скважину 4 в пласт полезного ископаемого 9, 13, находился на уровне H+Δ (Фиг. 6). При этом емкость 21 для сбора продуктивного раствора 14 размещают так, чтобы ее верхняя часть была ниже уровня самоизлива H на величину отлива -Δ, а вентильный клапан 23, работающий на выпуск продуктивного раствора из пласта полезного ископаемого 9, 13 через выданную скважину 5 в сборную емкость 21, находился на уровне H-Δ (Фиг. 6).

Взаимодействие геотехнологических скважин 4 и 5 в процессе ПВ осуществляется путем соответствующих включений клапана 22 в период земного прилива, а клапана 23 в период земного отлива. Это приводит к поступлению агента 12 в рудный пласт 9, растворению руды 13 и выдаче продуктивного раствора 14 в сборную емкость 21.

В случае, если ПВ подвергаются мощные пласты «рудной сыпучки», то в отрабатываемом объеме участка пласта будут скапливаться балластные горные породы (затравки оолитов, песок, глина), объем которых может достигать до трети отрабатываемого объема.

В таких условиях возникает необходимость принятия мер к обеспечению эффективного ПВ на всех участках отрабатываемого объема. Для этой цели подготовку геотехнологических скважин 4 и 5 к добыче полезного ископаемого 9, 13, 14 в подземной части скважинного оборудования в интервале мощности пласта полезного ископаемого 9 осуществляют путем трехуровневой перфорации обсадных труб и оборудования перфорированных участков труб пакерами, обеспечивающими избирательный переток рабочих флюидов 12, 13, 14 в прикровельной 10, или приподошвенной 11, или в срединной части пласта полезного ископаемого 9 (Фиг. 7). Это позволяет реализовать несколько вариантов отработки добычного участка: сверху - вниз (Фиг. 7а); снизу - вверх (Фиг. 7в) или горизонтально по направлению течения обводняющего пласт полезного ископаемого напорного потока (Фиг. 7б). Варьируя открытием перфорированных окон в обсадных трубах скважин 4 и 5, можно в процессе ПВ менять режим растворения оолитов с учетом мешающего балластного материала при последующих циклах осаждением последнего на подошву 11.

Поскольку предлагаемый метод приливного ПВ является существенно экстенсивным, экологически щадящим способом освоения железорудного месторождения на относительно больших его участках, то и потребности в выщелачивающем агенте предполагаются в значительных объемах. С учетом труднодоступности и инфраструктурных ограничений при освоении Бакчарского месторождения целесообразно выщелачивающий агент получать непосредственно на месторождении из материала пород, налегающих на пласт полезного ископаемого в приповерхностном слое земных недр, например торфа или бурого угля.

Вероятно, первое применение торфяных/угольных реагентов для растворения и извлечения железа из болотных, озерных, дерновых, лимонитовых руд с получением порошковой крицы и ее пирометаллургического передела или прессования ковкой можно отнести к раннему железному веку (см., например, Граков Б.В. Ранний железный век. - М., 1972; Антейн А.К. Дамасская сталь в странах бассейна Балтийского моря. - Рига, 1973). В середине прошлого века интерес к проблеме поддерживается в некоторых работах, например, Холодный Н.Г. Железобактерии. - М., 1953 или Ковалев В.А., Генералова В.А. О взаимодействии гуминовых и фульвокислот торфяных почв с железом. - Почвоведение. - 1967, №9. В настоящее время специалисты в области ПВ также продолжают обращать внимание на использование болотных вод и хорошо разложившихся торфов (Тепляков И.М. и др., 2001; Тепляков И.М. и др., 2005).

Из добытых открытым способом или посредством скважинной гидродобычи торфа/бурого угля достаточно просто, непосредственно на месторождении, могут быть получены водорастворимые гуминовые кислоты (например, по техническому решению RU 2014119286) или, в случае пиролиза торфоугольного сырья, смольные воды, которые могут быть использованы в качестве агентов, растворяющих бурожелезняковые оолиты. Поскольку залежи торфа мощностью 2-19 м и бурого угля мощностью 1,5-2 м практически полностью перекрывают всю площадь Бакчарского месторождения, то из запасов, вместе с болотными водами Бакчарского болота и крупнейшего в мире Васюганского болота, достаточно для экономического использования в ПВ Бакчарских руд.

Технический результат, достигаемый при использовании способа освоения глубокозалегающего месторождения оолитовых руд, заключается в организации более экономичного и более экологичного процесса ПВ с получением ценного гидрометаллургического сырья для производства дефицитного высокотехнологичного продукта - чистого порошка железа.

1. Способ освоения глубокозалегающего обводненного месторождения бурожелезняковых оолитовых руд посредством подземного выщелачивания полезных компонентов руд путем разбуривания геотехнологическими скважинами добычного участка по сетке, образуемой перемежающимися параллельными рядами закачных и выдачных скважин, пробуренных вкрест направления течения обводняющего пласт полезного ископаемого напорного потока, подготовки геотехнологических скважин к добыче полезного ископаемого, закачки выщелачивающего агента через закачные скважины в пласт полезного ископаемого, растворения полезных компонентов руд с образованием продуктивного раствора, выдачи на дневную поверхность получаемого продуктивного раствора через выдачные скважины, отличающийся тем, что подготовку закачных скважин к добыче полезного ископаемого в наземной части скважинного оборудования осуществляют путем присоединения к устью каждой скважины емкости с выщелачивающим агентом, которая оснащена запорно-регулирующей арматурой, включающей вентильный клапан, работающий на впуск жидкого выщелачивающего агента через скважину в пласт полезного ископаемого, подготовку выдачных скважин к добыче полезного ископаемого в наземной части скважинного оборудования осуществляют путем присоединения к устью каждой скважины порожней сборной емкости, которая оснащена запорно-регулирующей арматурой, включающей вентильный клапан, работающий на выпуск продуктивного раствора из пласта полезного ископаемого через скважину в сборную емкость, а для подачи жидкого выщелачивающего агента в пласт полезного ископаемого и выдачи продуктивного раствора на дневную поверхность используют регулярное суточное действие приливной волны земной поверхности над месторождением путем включения вентильного клапана выдачной скважины в период земного прилива и включения вентильного клапана закачной скважины в период земного отлива.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для случая, когда величина напора потока, обводняющего пласт полезного ископаемого, выше уровня дневной поверхности земли, емкость с выщелачивающим агентом закачной скважины размещают таким образом, чтобы дно емкости было выше уровня самоизлива на величину амплитуды приливной волны.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для случая, когда величина напора потока, обводняющего пласт полезного ископаемого, выше уровня дневной поверхности земли, емкости для сбора продуктивного раствора выдачной скважины размещают таким образом, чтобы ее верхняя часть была ниже уровня самоизлива на величину амплитуды приливной волны.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подготовку геотехнологических скважин к добыче полезного ископаемого в подземной части скважинного оборудования осуществляют путем перфорации обсадных труб в интервале мощности пласта полезного ископаемого и оборудования перфорированных участков обсадных труб пакерами, обеспечивающими избирательный переток рабочих флюидов - выщелачивающего агента и продуктивного раствора - в прикровельной, или в приподошвенной, или в срединной части пласта полезного ископаемого с реализацией нескольких вариантов отработки добычного участка: сверху вниз, снизу вверх или горизонтально по направлению течения обводняющего пласт полезного ископаемого напорного потока.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используемый выщелачивающий агент получают непосредственно на месторождении из материала пород, налегающих на пласт полезного ископаемого в приповерхностном слое земных недр, например торфа или бурого угля.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному и нефтегазовому делу и может быть использовано, в частности, при подземном скважинном выщелачивании соляного пласта, залегающего под определенным наклоном.

Изобретение относится к технологии подземной разработки рудных месторождений и может быть использовано при шахтной подземной добыче и переработке руд. Способ включает бурение взрывных скважин, заряжание скважин зарядами ВВ, снаряженными контейнерами с выщелачивающими растворами реагентов, отбойку руды и зачистку забоя от продуктов отбойки.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для подземного выщелачивания металлов из руд и техногенных минеральных образований. Способ комбинированной разработки руд включает выемку богатой руды на поверхность, обогащение богатой руды, заполнение выработанного пространства дезинтегрированной закладкой, состоящей из хвостов обогащения богатой руды и рядовой руды, выщелачивание металлов из материалов закладки.

Изобретение относится к горно-металлургическому комплексу, включая геотехнологии, гидрометаллургию и порошковую металлургию. Способ получения металлического продукта на месторождении оолитовых железных руд включает подземное выщелачивание железа путем первоначального растворения скорлупы оолитов в условиях перемешивания оолитов и раствора соляной кислоты в выемочной камере посредством организованного кругового вращательного движения смеси рудной массы с растворителем вокруг скважинного добычного снаряда, подъем полученного продуктивного раствора хлорида железа на дневную поверхность по скважине, перевод железа из жидкого в твердое агрегатное состояние в виде порошка железа.
Изобретение относится к горному делу. Способ переработки бурого угля на месте его залегания включает бурение вертикальных, наклонных или горизонтальных скважин с дневной поверхности до залежи, одновременное механическое воздействие аксиальной и радиальными гидромониторными струями из скважинного гидродобычного снаряда.
Изобретение относится к технологии кучного выщелачивания благородных металлов, например золота, из руд и может быть использовано при освоении месторождений упорных руд.
Изобретение относится к технологии выщелачивания благородных металлов, например золота. Способ кучно-скважинного выщелачивания золота из техногенных минеральных образований или песков неглубокозалегающих россыпей включает бурение закачных скважин, подачу через них в продуктивный пласт активированных выщелачивающих растворов, сбор продуктивных растворов, последующее сорбционное извлечение золота из продуктивных растворов.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к технологии выщелачивания металла, и может быть использовано при подземном выщелачивании металлов из руд.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано, в частности, при подземном выщелачивании рыхлых осадочных пород, содержащих Cu, Au, Mo, U, NaCl, MgCl2·6H2O и др.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке высокогорных рудных месторождений. Способ выщелачивания отвалов включает образование отвала из горной массы с забалансовым содержанием полезного компонента, инъектирование твердеющей смесью нижней зоны отвала, представленной в результате сегрегации горной массы по крупности крупноблочным материалом, инъектирование верхней зоны растворами реагентов по скважинам, пройденным из выработки в склоне горы.
Наверх