Проектування ділянки передпромислової підготовки та переробки фосфатної сировини

Размещено на http://allbest.ru

Національний університет водного господарства та природокористування

УДК 622.016

Проектування ділянки передпромислової підготовки та переробки фосфатної сировини

Боблях С.Р., аспірант

м. Рівне

До основних задач проектування розробки корисних копалин відноситься вибір раціональної системи розробки, при якій запаси будуть вилучені з найменшими втратами та затратами. При цьому слід враховувати потреби раціонального використання мінеральних ресурсів, охорони природи та навколишнього середовища.

Проектування ділянки свердловинного гідровидобутку (СГВ) є комплексною задачею, при вирішенні якої рудний пласт з вміщуючими породами, видобувна камера, свердловинне та наземне обладнання повинні розглядатись як єдине ціле. При проектуванні ділянки СГВ важливим моментом є паралельний розгляд гірничо-геологічних і технологічних факторів, причому специфічною особливістю є можливість коректування параметрів технології при експлуатації родовища без зміни основних рішень.

Саме проектування - це тісно переплетений багатофакторний зв'язок усіх розділів: геологічного, технологічного, гірського, економічного. При проектуванні технології СГВ необхідно мати дані про фізико-геологічні умови родовища. У цих матеріалах відображається будова родовища, його генезис, стратиграфія і літологія.

Особливо важливим для проектування технології і відпрацювання через свердловини з гідророзмивом продуктивного покладу є будова, площі поширення, потужність, елементи залягання, характер напластувань, петрографічна та якісна характеристика порід, хімічний та мінералогічний склад порід, структурні і текстурні особливості, вміст корисного компоненту і його розподілення в покладі, характер взаємодії та просторового розміщення зон з підвищеним вмістом корисного компоненту [1].

При проектних роботах необхідно відображати відомості про потужність покриваючих і підстилаючих порід, характер будови, якість контакту з породами, що розробляються.

Для проектування систем водопостачання, керування рухом підземних вод, розрахунку пристроїв водопониження необхідна гідрогеологічна характеристика родовища з виділенням і вказанням параметрів водоносних горизонтів, фільтраційних властивостей водонасичених порід. Якість підземних вод, напрям їх руху, хімічний склад і фізичні властивості необхідні для вирішення питань їх охорони та раціонального використання у технологічному процесі. Крім того, необхідні дані про поширеність і характеристики водоупорів у розрізі порід покрівлі та підошви.

Ці дані подаються у вигляді карт потужностей водоносних пластів, стратоізогіпс покрівлі, водопровідностей плаcта корисної копалини і водоносних горизонтів. Фізико-механічні властивості порід родовища, що відпрацьовується впливають на головні процеси технології видобутку - руйнування при вийманні, стійкість потолочин та ціликів, і у вихідних даних являють: міцність порід покрівлі і продуктивного пласта на стиснення, згинання, розтяг, модуль пружності, густину, загальну пористість, проникність, гранулометричний склад.

Для технології СГВ необхідні дані про властивості зернистих матеріалів - розміри та форму зерен, густину, міцність та здатність до налипання і зміни якостей при зберіганні та транспортуванні.

Важливим показником є вміст глинистих мінералів у покладі і в отриманому продукті. порода свердловинний гідровидобуток фосфорит

Для ефективного проектування та експлуатації технології свердловинного гідровидобутку потрібні матеріали, які характеризують ступінь руйнування породи природними процесами.

Для розрахунку продуктивності руйнування необхідно мати результати досліджень і практичні дані про взаємозв'язок струменя гідромонітора з породою, радіус ефективної дії, про зміну розмірів виробки у часі, характер руйнування пласта, що розробляється.

Процес доставки у підземній камері визначається в залежності від схеми виймання породи, кута нахилу пласта, розміру камери, властивостей зруйнованої породи, а при струменевому змиві залежить від параметрів струменя. У даних для проектування повинні бути результати дослідних робіт з дослідження схем транспортування гідросуміші в підземній камері. У вихідних матеріалах вказують дані про географічне розміщення, заселення району, кліматичні умови, рельєф місцевості, джерела енерго- і водопостачання та відомості про родовища інших корисних копалин, промислові підприємства і їх інертні мінеральні відходи.

У вихідних даних рекомендується загальна технологічна схема виробництва, складові процеси технології, допоміжні служби. Даються робочі технологічні параметри і допустимий діапазон коливань по кожному процесу, рекомендації про порядок запуску виробництва, нормальне та аварійне зупинення.

У матеріальному балансі виробництва наводяться види втрат породи та ступінь вилучення породи. Вказується баланс води, види втрат і способи поповнення.

При свердловинному гідровидобутку побічними продуктами є відходи попутного збагачення породи та підземні води. Рекомендаціями для проектування визначаються їх якість, кількість, способи очистки, напрямки їх застосування і об'єми використання.

Математичне описання процесів і обладнання дається у придатному для практичних розрахунків вигляді, яке базується на експериментальних даних [2].

Для промислового видобутку зернистих фосфоритів нами запропонована технологічна схема, яка дозволяє не здійснювати відчуження значних площ сільськогосподарських угідь, а вести відпрацювання блоками, зводячи до мінімуму пагубний вплив на навколишнє середовище (рис.1).

Рис.1. Блочна схема гідровидобутку фосфоритів:

1 - робочий блок; 2 - видобувні свердловини; 3 - буровий станок; 4 - видобувний агрегат; 5 - водовід; 6 - пульпопровід; 7 - повітропровід; 8 - насосна станція; 9 - склад видобутої руди;10 - ковшовий екскаватор; 11 - водозабір; 12 - компресорна станція;

13 - водозабірні свердловини; 14 - електропідстанція; 15 - місце розташування карти намиву; 16 - під'їзна дорога; 17 - збагачувальна фабрика

Для видобутку корисної копалини родовище розбивається на блоки площею 10 га. У видобувному блоці відбувається видобуток фосфоритів, буріння і обладнання видобувних свердловин та прокладання блокових трубопроводів.

На дослідній ділянці буріння свердловин здійснюється за допомогою бурового станка СКБ-4 з промивкою глинистим розчином. Інтервал від 0 до 30 м розбурюється діаметрами 190...224 мм і кріпиться обсадними трубами 146 і 159 мм. Затрубний простір і башмак обсадної колони після промивки свердловини цементується. Операції супутні бурінню додатково зводяться до очікування затвердіння цементного розчину, розбурювання цементної пробки і промивання свердловин після розбурювання. Гідровидобувні свердловини розташовуються в одну лінію з відстанню між ними 10...15 м між якими залишаються міжкамерні цілики. Комплекс гідровидобувних робіт включає монтаж-демонтаж наземних технічних засобів СГВ, монтаж-демонтаж свердловинного технологічного обладнання і власне гідровидобуток зернистих фосфоритів. Монтаж наземних технічних засобів СГВ зводиться до під'єднання до верхнього оголовку свердловинного гідровидобувного пристрою і насосного блоку. Насосний блок ЦА-320 через систему жорстких гладких муфтових труб високого тиску діаметром 73 мм під'єднується до маніфольдної лінії діаметром 168 мм і далі - до гнучкого шлангу високого тиску діаметром 73 мм і внутрішньої секції колони діаметром 50 мм з однієї сторони, а за рахунок водовідбірного рукава діаметром 120 мм - до зумпфа-відстійника з другої сторони. Монтаж свердловинного технологічного обладнання здійснюється шляхом послідовного опускання в свердловину з допомогою бурового станка СКБ-4 гідромонітора та гідроелеватора.

Технологічний процес гідровидобутку зернистих фосфоритів здійснюється шляхом руйнування і розмиву корисної копалини гідромоніторним струменем. Відпрацювання пласта здійснюється по круговій діаграмі секторами з низу верх із поворотом гідромонітору в горизонтальній площині в середньому на 30^о. Вертикальні переміщення здійснюються станком СКБ-4. Підйом пульпи на денну поверхню забезпечується гідроелеватором. Для складування видобутої корисної копалини будується карта намиву розміром 60 х 15 м за допомогою екскаватора ЕО-2126-2 (на базі трактора ЮМЗ-6) шляхом обваловки денної поверхні по периметру буртом ґрунту висотою 1 м. На перемичках розташовуються водостічні канали для забезпечення стоку оборотної технічної води. Призначення просторово розділених чеків карти намиву зводиться до роздільного гідровидобутку і складування на денній поверхні зернистих фосфоритів із різних свердловин. Зневоднення пульпи здій нюється шляхом осідання твердої фази на поверхні карти намиву і самовільного стікання води з її поверхні у розташований гіпсометрично нижче зумпф-відстійник. Зумпф-відстійник у вигляді канави шириною 0,8 м і глибиною 1,5 м споруджується по периферії карти намиву (рис.2). Борти карти намиву і канави-відстійника для забезпечення їх стійкості кріпляться дошками. Таким чином, технічна вода в технологічному процесі свердловинного гідровидобутку використовується у замкнутому циклі: зумпф-відстійник - насосний блок - гідромонітор - поклад корисної копалини - пульпа - карта намиву - зумпф-відстійник. Замкнута система водозабезпечення дозволяє знизити споживання води і практично не забруднювати поверхневі і грунтові води.

- гідровидобувні свердловини

Рис.2. Схема розташування карти намиву на дільниці СГВ:

Поповнення втрат води здійснюється з двох артезіанських свердловин, обладнаних глибинними насосами ЕЦВ-8-40-65 продуктивністю 40 м³/год. З карти намиву видобута порода ранспортується в приймальний бункер збагачувальної фабрики. Після відпрацювання блоку трубопроводи перекладаються на наступний блок, а карта намиву та технологічне обладнання залишаються на місці. За такою схемою чотирьом блокам відповідає одна карта намиву. Рекультивація відпрацьованого блоку методом СГВ зводиться до ліквідації видобувних свердловин закладкою відпрацьованою сировиною або затопленням водою, що дозволяє запобігти утворенню хвостосховищ [3-8]. Далі відпрацьований блок передається для господарського призначення. Основні дані технічних засобів необхідні для розробки зернистих фосфоритів наведені в табл.1.

Таблиця 1

Основні параметри технічних засобів при СГВ зернистих фосфоритів

Зведений баланс витрат часу при СГВ представлений в табл.2.

Таблиця 2

Витрата часу при СГВ на гідровидобувній свердловині

Таким чином, застосування блочної системи розробки дозволяє розробляти родовище не займаючи всю площу, а окремими блоками. При цьому родовище не ділиться на відпрацьований, робочий та підготовчий блоки. Усі роботи пов'язані з бурінням свердловин, видобутком корисної копалини та ліквідацією видобувних свердловин виконуються у межах одного блоку. Це дозволяє не здійснювати відчуження значних площ земель, а вести відпрацювання блоками з подальшою передачею їх для господарського призначення.

Бібліографія

1. Веліканов В.Я. Значення верств з конкреційною фосфоритоносністю для стратиграфічних кореляцій розрізів венду і палеоструктурних реконструкцій // Геол. журн. - 2007. - №1. - С. 45 - 49.

2. Пілов П.І., Анісімов М.Т., Анісімов В.М. Математичне моделювання процесів збагачення корисних копалин: Навчальний посібник. - Дніпропетровськ: Національний гірничий університет, 2005. - 104 с.

3. Маланчук З. Р. Научные основы скважинной гидротехнологии. - Ровно.-2002.- 372 с.

4. Виноградов Б.В., Сокил А. М., Шурыгин В.Д. Факторы, влияющие на производительность и режим работы гидротранспортной системы // Науч. - техн. сб. ”Горная электромеханика и автомеханика”. - Днепропетровск: НГАУ. - 1999. - Вып. №2 (61). - С. 158 - 161.

5. Проблемы разработки россыпных месторождений/ И.Л. Гуменик, А.М. Сокил, Е.В. Семененко, В.Д. Шурыгин. - Днепропетровск: Січ, 2001. - 224 с.

6. Горные науки. Освоение и сохранение недр Земли. Под ред. К.Н. Трубецкого. - М.: изд. Академии горных наук. - 1997. - 478 с.

7. Порцевский А.К. Выбор рациональной технологии добычи руд. Геомеханическая оценка состояния недр. Использование подземного пространства. Геоэкология. - М.: изд. МГГУ. - 2003. - 767 с.

8. Катков Г.А., Порцевский А.К. Горное искусство и окружающая среда. Учебное пособие. - М.: МГОУ. - 91 с.

Размещено на Allbest.ru