Опытно-промышленные работы по добыче железных руд КМА

Опытные работы по добыче титан-циркониевых песков

Опытные работы по скважинной гидродобыче проводились на Малышевском титано-циркониевом месторождении (Верхнеднепровский горно-металлургический комбинат, Украина), Туганском (Томская область),Тарском (Омская область), Лукояновском (Нижегородская область) месторождениях и на руднике «Кулубара» (Югославия). Характерным для этих месторождений является большая мощность продуктивного пласта 6-10 м, представленного глинистыми кварцевыми песками и неустойчивые породы кровли из песчано-глинистых пород. Все месторождения обводнены. Глубина залегания пласта 35-50 м.

Работы на этих месторождениях проводились под руководством сотрудников кафедры Геотехнологии руд МГРИ. Был применен гидроэлеваторный снаряд с соосным расположением труб: пульпоподъемной (108 мм) и водоподающей (168 мм). Вода подавалась от насосных установок ЦНС-180/425 или цементировочного агрегата типа ЦА-320. Технология отработки предусматривала размыв камеры встречным забоем в секторе 180⁰, чтобы избежать образования провалов под буровым станком. Объем добычи на 1 скважину составил до 500 м³ при производительности до 30 м³/ч. В Югославии производительность по пескам достигала 60-80 м³/ч. Время выхода обрушения на поверхность составило 18-22 часа.

На территории КМА на глубине 400-1000 м выявлено свыше 65 млрд т богатых железных руд с содержанием железа 67-68%. Запасы рыхлых руд, обладающих повышенной подвижностью составляют 20-30%, а руд, склонных к принудительному перемещению 50-60%. К наиболее перспективным для разработки способом СГД относятся крутопадающие структуры богатых железных руд мощностью 20-100 м .

При проведении опытно-промышленных работ в комплекс СГД вошло: буровая установка БУ-75РЭ, компрессоры КПУ-16/100, СД10/100, ВП 305, ВП 16/70, буровые насосы НБ 365, БРН-1 и насосные бустеры БНИ БТ-БТНБ.

Было разработано нестандартное скважинное оборудование: оголовок скважинный, газожидкостной смеситель, воздухоотделитель и ряд скважинных добычных снарядов различной конструкции нижней части. Вода на размыв и приготовление пульпы подавалась по центральной трубе, а сжатый воздух через оголовок по межтрубному пространству между обсадной и пульпоподъемной колонной. За время проведения предварительных испытаний (979,5 ч) из интервала 615-702,7 м было поднято 10939,5 т руды. Средняя производительность составила 11,2 т/ч. Наиболее эффективными в работе были снаряды типа «Гидромониторный-ПИ»(29,8 т/ч) и «Крот-ПИ» (36т/ч). На стадии приемочных испытаний в течении 692 ч откачки с глубины 584-640 м было добыто 16666,8 т руды при средней производительности 22,5 т/ч. Полученные результаты позволили основать АО «Гидроруда», которое проводит работы по созданию промышленной технологии СГД, а также осуществляет добычу и реализацию богатой железной руды.

14.7.6. Разработка россыпных месторождений способом СГД

Опытные работы по скважинной гидродобыче золота из многолетнемерзлых россыпей проводились на прииске Экспериментальный в 1986-1991 г.г.(г. Сусуман, Магаданская область). Продуктивный пласт мощностью около 1 м представлен аллювиальными отложениями из гальки и мелких валунов с частичным проникновением золота в трешинноватые коренные породы – глинистые сланцы. Глубина залегания россыпи в районе опытных участков СГД 10 и 25 м.

В ходе проведения исследований были установлены следующие параметры процессов СГД. При расходе 250 м³/ч и давлении воды 2 МПа дальность размыва мерзлых песков незатопленной гидромониторной струей достигла 21,2 м при средней производительности по твердому 20-30 т/ч. Производительность по смыву разрушенных золотосодержащих крупнообломочных пород при тех же параметрах струи составила 100 м³/ч, а дальность – 36 м. Зачистка с разрушением верхней золотосодержащей части сланцев для легко разборного плотика обеспечивается на расстоянии до 26 м, для трудно разборного плотика - до12 м.

Было испытано пульпоподъемное оборудование эрлифтного и гидроэлеваторного типа. Эрлифтный снаряд состоял из параллельно расположенных пульпоподъемной (Æ 219 мм), воздухоподающей и двух водоподающих труб с гидромониторным выводным стволом длинной 1,5 м в нижней части. Производительность эрлифта по гидросмеси составила 200 м³/ч, по пескам – 15 м³/ч. В поднимаемой пульпе содержались частицы золота до 2 мм. Максимальный размер поднятого эрлифтом мелкого валуна 140х220 мм. При испытаниях происходило интенсивное оттаивание необсаженных стенок скважины, поэтому было отдано предпочтение гидроэлеваторному типу снаряда. Был разработан и испытан ряд скважинных гидроэлеваторных снарядов кольцевого и центрального типа. Результатом работ явилось создание скважинного секционного гидроэлеватора с диаметром камеры смешения 180-200 мм, устойчиво работающего при содержании негабаритного для подъема крупнообломочного материала до 10-15%. Конструкция предусматривала периодическое удаление из зоны всасывания накапливающегося крупнообломочного материала, а также его вертикальное перемещение в процессе подъема на небольшую высоту, что активизировало зону всасывания. При расходе воды через гидроэлеваторную насадку 800 м³/ч в ходе проведения стендовых испытаний производительность гидроэлеватора по твердому достигала 100-120 м³/ч.

Для обеспечения максимального извлечения золота разработан вариант панельной системы разработки с применением технологии выемки попутным забоем. Гидромониторные скважины располагались по углам квадрата на расстоянии 15 м друг от друга, а в центре квадрата находилась гидроэлеваторная скважина. Объем поднимаемых песков через гидроэлеваторную скважину 200-250 м³. Размыв производился скважинными секционными гидромониторами, установленными на передвижных манипуляторах с электроприводом, обеспечивающих выведение ствола гидромонитора из вертикального положения в горизонтальное, перемещение снаряда в скважине на высоту 1,5 м и его круговое вращение.

Опытные работы по скважинной гидродобыче касситеритовых песков из мощных многолетнемерзлых россыпей проводились на Депутатском ГОКе (Якутия), а испытания оборудования – на прииске «Экспериментальный» и на карьере «Мамонт» Депутатского ГОКа, где касситеритовые пески откачивались эрлифтной установкой с глубины 15 м.

Был разработан и испытан способ отработки мощных мерзлых россыпей на основе водно-теплового оттаивания продуктивного пласта с изоляцией кровли воздухом, накапливающимся за обсадной колонной и эрлифтным подъемом гидросмеси. В ходе испытаний расход воды на оттаивание пласта изменялся от 20-30 м³/м³ (в начале размыва) до 10 м³/м³ . Проведенная гидролокация подтвердила возможность создания в мерзлых песках камер правильной цилиндрической формы.