Применение скважинной гидротехнологии для добычи песка и гравия в многолетнемерзлых породах

При подземном способе разработки кимберлитовых руд и современной конъюнктуре мирового рынка алмазов, рентабельность производства обеспечивается, если содержание полезного компонента составляет не менее 2^3 кар ./т. Таким образом, вопрос добычи и подготовки заполнителя для закладочной смеси, весьма актуален и требует незамедлительного решения.

Одно из направлений снижения себестоимости закладки — использование хвостов обогащения. Так, путем утилизации отходов обогатительного производства могла бы быть решена и экологическая проблема.

Однако в данном случае в связи с присутствием в хвостах дорогостоящего полезного компонента и большого количества глинистых это недопустимо. В тоже время для добычи песков успешно применяют скважинную гидротехнологию, которая может быть использована и для обеспечения закладочного комплекса высококачественным заполнителем. Это позволит не только снизить расходы на формирование закладочного массива, но и повысит уровень безопасности производства горных работ при нисходящей слоевой выемке на рудниках АК «АЛРОСА».

УДК 622.692 © О.И. Савич, 2013

ПРИМЕНЕНИЕ СКВАЖИННОЙ ГИДРОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ДОБЫЧИ ПЕСКА И ГРАВИЯ В МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОДАХ

Рассмотрена возможность применения технологии скважинной гидродобычи для извлечения песка и гравия из многолетнемерзлых пород, которые могут быть использованы в качестве заполнителя закладочной смеси при подземном освоении кимберлитовых месторождений Якутии.

Ключевые слова: скважинная гидродобыча, песок, гравий, заполнитель, кимбер-литовые месторождения.

Освоение кимберлитовых месторождений Якутии подземным способом в настоящее время осуществляется с применением систем разработки с закладкой выработанного пространства. Использование

12 3 4 5 6 8 7

Рис. 1. Технологическая схема строительства скважинного подземного резервуара в многолетнемерзлых песчаных породах: 1 — емкость дизтоплива; 2 — дизельная электростанция; 3 — емкость для воды; 4 — парогенераторная установка; 5 — компрессор; 6 — скважинный снаряд; 7 — насос оборотной воды; 8 — бульдозер

систем с закладкой сопряжено с необходимостью добычи и подготовки заполнителя. Чаще всего для этого используют песок из местных природных ресурсов.

Для обеспечения горнодобывающих предприятий заполнителем для закладки может быть применена скважинная гидротехнология, позволяющая одновременно с сооружением подземных резервуаров в многолетнемерзлых песчаных породах, например для захоронения отходов производства, добывать песок и гравий.

Для разрушения многолетнемерзлых пород используется гидравлическая энергия жидкости и тепловая энергия, образующаяся при подаче пара или нагревании жидкости от солнечной радиации.

На рис. 1 представлена технологическая схема скважинной гидротехнологии по добыче песка с одновременным созданием подземного резервуара в многолетнемерзлых песчаных породах.

В настоящее время эта технология активно внедряется при освоении нефтегазоконденсатных месторождений полуострова Ямал, которые находятся в зоне распространения многолетне-мерзлых пород.

К примеру, в районе Бованенковского ГКМ с глубин 10^40 м залегают песчаные отложения, которые распространены повсеместно, и их мощность достигает 80 м. На территории Харасавэйского и Ново-портовского НГКМ также выявлены погребенные песчаные отложения мощностью 10^20 м. Такие условия залегания позволяют применять данную технологию на всех месторождениях полуострова Ямал.

В ходе выполнения научно-исследовательских работ ООО «Подземгазпром» были проведены испытания технологии при добыче песка из многолетнемерзлых осадочных пород. К гидродобычному снаряду были подсоединены гибкие рукава для подачи воздуха от компрессора, пара от парогенераторной установки и воды от насоса оборотного водоснабжения.

При подаче в снаряд воды, воздуха и пара происходило оттаивание многолетнемерзлого песчаного массива с оседанием оттаявшего песка на дне, образующейся подземной выработки. Оттаявший песчаный грунт эрлифтом поднимался в виде трехфазной гидросмеси (воздух, вода и песок) на поверхность, где происходило осаждение песка.

В ходе испытаний технологии скважинной гидродобычи песка были определены основные параметры процесса: производительность по песку (до 30 м3/час); удельные затраты тепла; форма и размеры подземного резервуара. Проведенные испытания, в основном, подтвердили результаты, полученные ранее. По данным проведенной гидролокационной съемки, общий объем подземной камеры составил около 5000 м3.

Основные преимущества технологии заключаются в следующем:

• сокращаются площади нарушенных земель по сравнению с разработкой песка карьерами;

• для работы применимы серийно выпускаемые насосы и компрессоры;

• скважинное оборудование можно изготавливать на месте работ;

• мобильность установок;

• оборотное водоснабжение сводит к минимуму вредное воздействие на окружающую среду.

ООО «Подземгазпром» имеет многолетний опыт строительства и эксплуатации скважинных подземных резервуаров для хранения дизельного топлива, газового конденсата, СУГ и нефти.

Такие подземные резервуары были сооружены на Мастах-ском газовом промысле в Центральной Якутии, на Жалтейской

(Якутской) нефтебазе и на Мессояхском газовом промысле в районе Норильска для хранения жидких и сжиженных углеводородов. В период 1979-1983 гг. на Мас-тахском газоконденсатном месторождении построено подземное хранилище газового конденсата вместимостью 9 тыс. м3, которое эксплуатируется до настоящего времени.

Основным преимуществом подземного резервуара, по сравнению с использованием «традиционных» наземных резервуаров, является отсутствие в конструкции каких-либо искусственных материалов. Функции емкости выполняет подземная камера, создаваемая в многолетнемерзлых песчаных породах или пластовых льдах за счет их оттаивания и подъема оттаявшего песка и воды на поверхность. Данное решение позволяет использовать уникальные экранирующие и прочностные свойства многолетнемерзлых пород.

При эксплуатации подземного резервуара нет необходимости в постоянном контроле состояния его оболочки, антикоррозийной защите металлоконструкций, мероприятиях по теплоизоляции и т. п.

В 2011 году на территории Бованенковского месторождения было построено 10 подземных резервуаров суммарным объемом более 20 тыс. м3 (рис. 2).

Рис. 2. Форма подземного резервуара 51-ПР-5 по результатам звуколокационной съемки после окончания его размыва

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аренс В.Ж., Бабичев Н.И., Башкатов А.Д. и др. Скважинная гидродобыча полезных ископаемых. — М., «Горная книга», 2011, 293 с.