Водопостачання.

Приложение 1

Изображения образцов молока питьевого

Очистка вод при СГД

Водопостачання.

5.5. Оптимальні технологічні особливості ведення процесу СГД

Екологічні аспекти даної технології.

Список використаної літератури

Мета роботи: ознайомити студентів зі станом та перспективою використання свердловинної гідро технології добування твердих корисних копалин та охороною водних ресурсів при цьому гідродобуванні.

Загальні положення.

У сучасному світі мінеральні ресурси відіграють визначену роль у житті кожної держави, але все менше й менше надходить інформація про відкриття в якій-небудь частині світу нових великих родовищ з багатими рудами. У той час об'єми добування твердих корисних копалин систематично зростають. Економічна ефективність геологорозвідувальних і горновидобувних робіт нестримно знижується, бо вичерпується фонд легко відкритих родовищ, і як наслідок, збільшується глибина пошуків, розвідки і розробки.

Гірничовидобувна галузь є капіталоємкою. Її особливість складається у довготривалому заморожуванні коштів, так як процес пошуку, розвідки та освоєння родовищ є затяжним і потребує вкладання значних сил та засобів. У першу чергу це відноситься до крупних та унікальних по запасам корисних копалин родовищ, на освоєння яких традиційними методами видобування - відкритими (кар'єри) і підземними (шахти) необхідні мільйони і навіть мільярди американських доларів.

Будівництво таких підприємств нерідко розтягується на 10- 20 років, особливо, коли необхідно будувати великі підземні рудники, на глибину 600м та більше. Із зростанням глибини суттєво знижуються економічні показники діяльності підприємства, погіршуються умови праці тощо. Традиційні методи добування вже не можуть забезпечити необхідних темпів зростання продуктивності праці, а відповідно, і зниження собівартості добування руди.

Великі об'єми добування та переробки твердих корисних копалин край негативно впливають на стан довкілля, також і водних ресурсів. Для ліквідації таких негативних наслідків державою щорічно витрачаються мільйони гривень. Розв'язання кризової ситуації, що склалася, пов'язане із створенням та освоєнням нових технологій добування і збагачення твердих корисних копалин.

Досягнення вітчизняної та зарубіжної промисловості в області руйнування твердих матеріалів гідромоніторними струменями через свердловини за останні роки дозволили виявити галузі народного господарства, в яких високонапірні струмені рідини можуть знайти широке і ефективне використання, однією з яких є свердловинне гідродобування (СГД) твердих корисних копалин.

І.Свердловинне гідродобування твердих корисних копалин.

1.1 СГД - основні поняття.

Свердловинне гідродобування (СГД) — метод підземного добування твердих корисних копалин, який оснований на приведенні руди на місці залягання у рухомий стан шляхом гідромеханічного впливу і видачі її у вигляді гідросуміші на поверхню.

СГД - один з геотехнологічних методів добування - найбільш ефективний для розробки родовищ крихких, слабозцементованих руд. Добування корисних копалин ведеться через спеціально обладнані і підготовлені свердловини, причому видобувна свердловина є розкривною, підготовчою та нарізною виробкою, з якої ведеться очисна виїмка руди.

Способи руйнування масиву руди в основному залежать від його міцності. Відрив часток рихлих і слабозцементованих проникних руд можна здійснити створенням фільтраційного потоку з необхідною величиною гідравлічного градієнту в пласті. Найбільш доцільно руйнувати зв'язні породи гідромоніторним струменем води. Інтенсифікація процесу руйнування можлива впливом вібрації, вибуху, хімічного або мікробіологічного розкладу цементуючої речовини.

Зруйнована руда доставляється до всасу видачного пристрою або самоточними потоками (при достатньому уклоні підошви камери), або напірними потоками води. Видача гідросуміші на поверхню здійснюється за допомогою гідроелеватора, ерліфту, заглибного землесосу або створенням протитиску води або повітря, що нагнітається у поклад.

Видобувним полігоном є частина родовища, яка підготовлена для експлуатації, тобто дільниця, обурений видобувними свердловинами і яка має під'їзні дороги та комунікації для постачання видобувним агрегатам води, повітря, електроенергії, а також трубопровід для транспортування гідросуміші.

Управління процесом видобування здійснюється з поверхні шляхом змін розходу і тиску робочих агентів, а також місць впливу робочого агенту і відбору корисних копалин.

Вибір параметрів технологічного процесу СГД визначається геотехнологічною властивістю корисних копалин і фізико-геологічною обстановкою.

1.2 Технологічна схема шахтної дільниці СГД високоякісних залізних руд.

У Кривбасі значна кількість запасів продуктивних горизонтів природно багатих залізних руд представлена відокремленими масивами крихкозв'язаних мартинових руд вищелачування, які є унікальною сировинною базою для екологічно чистого виробництва залізорудних суперконцентратів – продукції нового рівня якості, яка задовольняє вимогам високих металургійних виробництв залізних порошків, феритів, акумуляторних мас і електросталеплавильного виробництва.

Перспективним рішенням проблеми є використання свердловинної технології камерної виїмки запасів руд, яка основана на малоопераційних поточних гідро процесах руйнування і переміщення руди. Враховуючи виражену на родовищах басейна структурно-мінералогічну зональність розміщення масивів багатих вищелачених руд освоєння свердловинної гідро технології може здійснюватись шляхом переводу на гідродобування окремих шахтних ділянок з найбільш складними для традиційної технології під поверхового гірничо геологічними умовами.

Рис. 1. Принципова технологічна схема відпрацювання дільниці поклад свердловинною гідротехнологією.

1.3. Види технологічних схем СГД.

Огляд варіантів свердловинної гідротехнології, які пропонуються, які використовувалися, і які розробляються, показує, що всі варіанти, можуть бути чітко розподілені на три основні технологічні схеми (табл.1) по стану очисного простору в процесі розробки.

Для кожної схеми характерні специфічне обладнання та технологія, а також визначена область використання в залежності від горно-геологічних факторів.

Схема з відбиванням руди у висушеному очисному просторі дозволяє видобувати руди значної міцності, здійснювати ефективну доставку відбитої гірничої маси від забою до всасу видачного пристрою, відносно легко управляти очисними роботами та гірничим тиском. Ця схема також характеризується відносно невеликим рівнем втрат і розубожування та простої використовую чого обладнання. У ній звичайно використовуються гідромонітори з коротким стволом різноманітних конструкцій, як вбудовані в ніжній оголовок, так і висувні; у якості видавального пристрою звичайно використовується гідроелеватор, який дозволяє осушувати забій, іноді у комбінації з ерліфтом. До недоліків схеми можна віднести відносно високу енергоємність гідро підйому при умові осушення цим же агрегатом очисної камери, що особливо проявляється із збільшенням глибини розробки і водопритоків. При великих водопритоках використовується віджимання води стисненим повітрям.

Схема з відбиванням руди в затопленому очисному просторі дозволяє вести відпрацювання незв'язних рудних тіл в умовах великих водопритоків, а також під водоймищами і на шельфі Світового океану. Вона характеризується благо сприятливими умовами для роботи видачних пристроїв, в якості яких можуть бути використані ерліфти і гідроелеватори, і може бути використана для розробки на великих глибинах. В окремих випадках може бути використана видача за рахунок гідростатичного напору в камерах. Однак в зв'язку з швидким погашенням енергії струменя в умовах затопленого забою важко проводити відбивання міцних зв'язних порід і це потребує використання моніторів шлангових або телескопічних, які подовжуються по мірі проходження забою, що ускладнює конструкцію видобувного агрегату, необхідно створення спеціальних складних систем для контролю положення і управління гідромонітором. При цьому обмежується також об'єм відпрацювання на одну свердловину з умов достатньої стійкості порід крівлі, так як при обрушенні порід, які лежать вище, висувний видовжений гідромонітор важко або неможливо дістати. При цьому ускладнена доставка відбитої гірничої маси до видавального пристрою і відносно великий рівень витрат. При використанні гнучких шлангових гідромоніторів також ускладнено управління очисними роботами. Все це обмежує область використання цієї технологічної схеми.

Схема з використанням пливунних властивостей порід, а також з перетворенням руд в псевдо пливунної (рухомий) стан за рахунок нижньої підсічки і використання сил гірничого тиску для руйнування рудного масиву ефективно використовується при великій потужності залежи або благо сприятливій складчастій структурі.

Таблиця 1. Технологічні схеми свердловинної гідродобування.

2. Фактори, які визначають можливість відпрацювання родовища методом СГД.

Успіх розробки родовища методом СГД залежить насамперед від фізико-геологічних умов, головними з яких є можливість переводу руди у рухомий стан і здійснення управління товщею порід, що налягають. При цьому потужність пласта, глибина його залягання та цінність руди повинні забезпечити рентабельність видобування.

У даному випадку геотехнологічною властивістю руди, яка забезпечить можливість переводу його у рухомий стан, є міцність порід рудного пласта. Саме цей фактор в основному визначає параметри технології і обладнання СГД. З цієї точки зору можна виділить наступні три типа родовищ:

1) рудна товща представлена пухкими породами, які мають пливунні властивості (найбільш сприятливі для СГД);

2) для руйнування рудного пласта необхідний гідромеханічний вплив;

3) для розробки необхідно попереднє механічне, біологічне та хімічне ослаблення міцності порід рудної товщі.

Найкращі передумови для добування створює пливунний стан корисних копалин. Пливунність не є властивістю якого-небудь визначеного типу руд. При створенні відповідних умов в пливунний (псевдо пливунний) стан можуть переходити горні породи любого гранулометричного складу.

Не дивлячись на те, що обладнання, яке використовується, і технологічні процеси, здаються простими, розробка родовищ способом СГД, особливо на великих глибинах, характеризується складністю геомеханічної обстановки, яка висуває складні задачі по визначенню і оцінці напружено-деформорованого стану масивів гірничих порід в процесі розробки і управління гірничим тиском. Без задовільного рішення цих задач неможливе успішне добування руди цим способом.

При розробці родовищ з рясним водопритоком процес добування ведеться в затопленому середовищу (камері) і показники добування значно погіршуються, так як гідромоніторний струмінь у водному середовищі ефективно розповсюджується на невеликі відстані (до 1-2,5м).

3. Технологічний ефект СГД.

Головними факторами, які забезпечують високу ефективність СГД, є малоопераційність і поточність основного процесу добування, що забезпечує можливість її повної механізації і автоматизації. СГД забезпечує виключення більшості операцій не добування - операцій по розкриттю (буропідривні роботи, екскавацію і транспортування розкривних порід. Обводненість родовищ і навіть повне затоплення видобувної камери значно не ускладнюють ведення технологічного процесу добування. Специфічне обладнання СГД - свердловинний гідромонітор і видавальний пристрій (ерліфт, гідроелеватор, гідроерліфт) просте у виготовленні. СГД в ряді випадків дозволяє здійснювати технологію вибіркового витягу руди з надр. Використання гідро закладки дозволить відмовитись від хвостосховищ і розмістити відходи збагачення у відпрацьованих підземних камерах.

Якість отриманого продукту на рудниках СГД має значну різницю від продуктів, які отримають при традиційних способах добування. Руда частково або повністю дезинтегрована, піднімається на поверхню у вигляді пульпи при відношенні Т:Ж від 1:3 до 1:10-15, що дозволяє зразу направляти її на установки розділення, мимо цехів дроблення та дезінтеграції. В процесі свердловинного гідродобування можливе часткове або навіть повне видалення з вугілля мінеральної частині. Економічний ефект самозбагачення закриє всі можливі подальші витрати.

Створення пересувних насосних, компресорних, а також самохідних гідровидобувних агрегатів дозволяє швидко організовувати Добування на невеликих родовищах, розробка яких традиційними способами нерентабельна.

В цілому способи СГД дозволяють відмовитися від проходки розвідницьких шахт, шурфів, штолень (при розвідці родовища), від дорогоцінних розкривних робіт і спорудження шахтних стовбурів тощо (при видобуванні корисних копалин), від

спорудження котлованів (у будівництві). Все це призводить до зниження капітальних витрат і собівартості кінцевої продукції.

4.Економічний ефект СГД.

4.1 Аналіз структури капітальних вкладень і собівартості добування при СГД.

Величина капітальних вкладень при СГД складається з витрат на підготовку поверхні (осушення поверхні, обладнання для підготовки поверхні); буравлення свердловин (обладнання для буравлення свердловин, буравлення видобувних свердловин); гідро видобування (основне та інше обладнання гідро видобування, водопостачання); складування і відвантаження руди з карт намиву; гідро транспортування руди; допоміжні об'єкти та інші витрати.

Метод СГД на відмінність від традиційних методів розробки дозволяє знизити рівень капітальних вкладень у 1,5-2разів.

Собівартість 1т руди (добування) складається з затрат на буравлення і на обладнання видобувних свердловин, на виробництво технологічної води і стиснутого повітря, на основну та допоміжну заробітну плату з нарахуваннями, на амортизацію споруд і обладнання, на електроенергію і цехові витрати.

Таблиця 2. Структура собівартості 1т фосфоритної руди, добутої методом СГД, %

*Виробнича потужність підприємства, тис. т.

З табл.2 видно, що основними статтями затрат є витрати на гірничо-підготовчі роботи, технологічну воду, заробітну плату і амортизацію.

5.Екологічний ефект СГД.

5.1 Характеристика загального впливу СГД на стан довкілля.

При свердловинному гідродобуванні створюються благо сприятливі можливості по забезпеченню охорони природи і безпечної роботи. Відсутність розкривних робіт в традиційному розумінні дозволяє зберегти в цілісності культурний шар ґрунту, а при розробці родовища в затопленій камері – режим поверхових та підземних вод. Затрати на рекультивацію поверхні родовища після СГД незначні, так як вона зводиться в основному до ліквідації видобувних і розвідницьких свердловин, планування території і передачі відведеної під рудник землі у народногосподарче використання.

Відсутність вибухових та навантажувальних робіт і автомобільного відкочування практично виключає запилення та загазованість атмосфери, та повністю знімає питання вентиляції, як при розробці родовища глибокими кар'єрами або шахтами, тим самим забезпечуються комфортні умови праці. Гідравлічна закладка відходами збагачення відпрацьованих камер суттєво зменшує об'єм шламосховищ, які являються джерелом запилення та загазованості довкілля: ґрунту, повітря і води.

Поточна технологія видобування та транспортування руди створює можливість для комплексної механізації та автоматизації СГД, а також забезпечує управління добуванням з єдиного диспетчерського пункту.

Технологія СГД разом з гідротранспортом дозволяє використовувати оборотну систему водопостачання, котра не забруднює підземні та поверхневі джерела води і суттєво зменшує витрати свіжої води.

5.2 Стан поверхні, підземної видобувної камери і складу підземних вод при розробці родовищ методом СГД.

На протязі дослідних робіт по свердловинному гідродобуванню були досліджені стан поверхні і підземної видобувної камери, а також режим і склад підземних вод.

Схоронність поверхні забезпечується залишанням регулярних рудних целіків, і контроль здійснюється шляхом спостереження за зрушенням поверхні по реперам спостережної станції. Багаторічні спостереження дозволили встановити, що найбільш інтенсивне осідання поверхні відбувається у перші півроку після відпрацювання камери (середнє осідання 50мм), а у подальшому процес протікає в 2 рази повільніше (25-30мм) і затухає.

У цілому зрушення являє собою плавне осідання поверхні з максимальною відміткою 70мм. Встановлено, що зрушення крівлі камер відбувається в період до 1,5 років після відпрацювання. Висота склепіння, що утворюється, не перевищує 1,5м. Стінки камер і целіків знаходяться у стійкому стані.

У результаті досліджень відпрацьованих камер за допомогою гідролокатора визначають конфігурацію камер в плані, втрати руди в камері та зміну її форми у часі. Встановлено, що втрати руди від недоопрацювання її у крівлі і підошві пласта та

неправильного формоутворення камери складають до 30% (в середньому 15%), а втрати руди, зв'язані з системою розробки - до 30%. Загальні втрати при камерній системі розробки із залишенням рудних целіків складають 40-45%.

Схема оборотного водопостачання, що застосовується, дозволяє не порушувати режим і баланс підземних вод. В технологічній схемі використовується напірна вода без включення будь-яких добавок, що виключає забруднення підземних горизонтів.

За період роботи кожного дослідно-промислової дільниці проводять спостереження за якістю поверхневих і підземних вод. Відбір проб проводять на території дільниці із видобувних свердловин водоприймального басейну і за межами дільниці в радіусі більше 2км.

Аналіз результатів показує, що підземні води СГД являються більш прозорими ніж кар'єрні. Вміст сульфатів нижче норми (500мг/л). Зважені речовини присутні в меншій кількості та нижче норми скиду на очистку (10-25мг/л). (табл. 3 ).

Таблиця 3: Порівняльний хімічний аналіз підземних вод.

Так як для СГД використовують і води питного горизонту, тому проводять також бактеріологічні аналізи (табл.4).

Таблиця 4: Зміни бактеріологічного складу вод СГД.

Результати показують, що бактеріального забруднення не відбувається, а вміст бактерій нижче граничної норми.

При СГД технічна рекультивація зводиться к добуванню обсадних колон з видобувних свердловин шляхом їх тампонажу, прибирання трубопроводів з поверхні, розрівнювання дренажних каналів.

Після нескладної рекультивації земельний відвід може бути використаний в народно господарських цілях.