» » Определение параметров комбинированной разработки месторождения

Определение параметров комбинированной разработки месторождения

07.08.2016

Цель — выбор оптимальных условий комбинирования скважинных технологий отбойки и выщелачивания руд.
Проводится исследование геологических параметров массива. Для изучения параметров участка, физико-механических и акустических свойств пород продуктивной толщи в массиве бурят скважины, например, буровой установкой СБА-500 коронками диаметром 132 и 112 мм с глинистым раствором и полным отбором керна (до 90 %).
Наблюдательные гидрогеологические скважины оборудуют фильтровальными колоннами труб диаметром 89 мм. Фильтры — щелевые с сетчатой обмоткой. Скважины для акустических исследований оборудуют сплошной колонной труб диаметром 89 мм.
Документация керна производится по мере извлечения из скважин. Для лабораторных испытаний отбор монолитов-образцов производится из каждой литологической разности пород с интервалом в 5 м.
По достижении скважинами проектной глубины до оборудования их колоннами обсадных труб проводят геофизические исследования: гамма-каротаж, электрокаротаж и инклинометрию. Гамма-каротаж выполняется, например, с аппаратурой «Зонд-1». Для точного определения глубин почвы и кровли локализации литологических разностей пород в каждой скважине при помощи каротажной станции АЭКС-1500 производят электрокаротаж методом измерения электрического сопротивления пород и методом естественных электрических полей. По данным электрокаротажа и по керну продуктивной толщи устанавливают границы литологических разностей рудовмещающих пород.
Для изучения фильтрационных свойств, определения гидрогеологических параметров эрлифтом с компрессором ДК-9 проводят опытную откачку воды с полным восстановлением уровня после ее окончания. Глубина загрузки воздушных труб 50 м, глубина загрузки пьезометрических труб — 55 м.
Например, дебит скважины при понижении на 10,6 м составил 4,5 л/с, или 389 м3/сут. Удельный дебит 0,42 л/с, или 36,7 м3/сут. Статический уровень — 3,2 м от поверхности земли. Высота напора над кровлей рудного тела — 80 м. Водопроводность — 30 м2/сут. Коэффициент фильтрации 2,1 м/сут. По условиям залегания выделяют водоносные горизонты и комплексы. Мощность водовмещающих отложений составляет 4—6 м. Г лубина залегания кровли 8—10 м, подошвы — 12—14 м. Дебиты скважин составляют 36—48 м3/сут. Минерализация вод изменяется от 0,52 до 0,68 г/дм3. Воды по составу хлоридно-натриевые. Общая жесткость — 3,19—3,67 мгэкв/дм3, pH 7—7,5.
Определяют физико-механические свойства пород (табл. 11.16).
Определение параметров комбинированной разработки месторождения

Исследование технологических параметров. Рудные тела залегают на глубине от 10 до 100 м и характеризуются слабыми прочностными свойствами. Средний предел прочности на сжатие составляет 20 кг/см2 с коэффициентом крепости по Протодьяконову 1. Предел прочности на растяжение 1—2 кг/см2. Коэффициент сцепления изменяется по линейному закону, причем с увеличением глубины коэффициент увеличивается. Так, например, на глубине 45 м он составляет 0,09 МПа, а на глубине 130 м — 0,112 МПа.
После математической обработки результатов исследований строят частные графики изменения параметров, а по ним — обобщающий график (рис. 11.4). При увеличении расстояния от насадки до забоя резко ухудшаются показатели размыва.
Например, устанавливают, что СГД обеспечивает измельчение и выдачу на земную поверхность рудных частиц размерами до 50 мм, что создает условия для их выщелачивания,
Исследование геотехнологических параметров выщелачивания производят в кучах и в лабораторных перколяторах. Для исследования отбирают частицы крупностью 3—40 мм. Выщелачивание проводят в колоннах диаметром 150 см, высотой 100 см на стенде, обеспечивающем подачу реагента и сбор растворов. 3 %-ный раствор серной кислоты подают к перколяторам со скоростью 2,0—3,0 дм3/ч. Образующийся раствор выводят с помощью сифонов к приемному концу колонны.
Определение параметров комбинированной разработки месторождения

Фильтрационные способности руд в куче исследуют методом межскважинного акустического прозвучивания, основанным на зависимости коэффициента поглощения упругих колебаний от плотности среды. Помещая излучатель и приемник звука в скважины и измеряя амплитуду звука, выявляют структурные неоднородности массива (рис. 11.5).
В ходе измерений осуществляется: приведение измеренных значений Ls к абсолютному уровню, вычисление поправки δr за расхождение фронта волны, определение уровня звукового давления L0 в точке излучения и вычисление коэффициента звукопоглощения αк среды между излучателем и приемником.
Приведение значений уровней звукового давления Ls к абсолютным L относительно нуля шкалы децибел:
L = Ls + δs1;
L = Ls + δs2,

где δs1 = 98 дБ — поправка приведения при коэффициенте усиления звукоприемника Ky = 10 000; δs2 = 118 дБ — при Kу = 1000.
При обработке результатов способом изолиний каждой точке пересечения лучей присваивают значение αк. Точки с одинаковыми значениями αк соединяют изолиниями. По характеру поля изолиний судят о размерах и форме аномалий.
Для определения фильтрационной неоднородности руд исследуют:
• параметры зависимости скорости упругих волн от плотности;
• параметры взаимосвязи между скоростью упругих волн и крупностью руд;
• величины разрыхления руд.
В массиве штабеля выщелачивания взрывают заряд BB массой 2 кг. Для регистрации волн напряжений применяют светолучевые осциллографы H-115 и датчики СГ-10, Датчики устанавливают по профилю в 10 точках. В каждой точке устанавливают по два датчика: один — вертикально, другой — горизонтально по оси профиля. Всего устанавливают до 20 датчиков на базе 20 м с заглублением на 0,5 м. Проводят взрывания ВВ.
Вместе с зарядом в скважину устанавливают датчик отметки момента взрыва, замкнутый через источник постоянного тока на один из гальванометров осциллографа (рис. 11.6).
Определение параметров комбинированной разработки месторождения

По первым вступлениям датчиков и отметке момента взрыва определяют время движения фронта волн напряжений.
Зная время движения фронта и расстояние от заряда до датчика, определяют скорость распространения волн напряжений, которая является критерием фильтрационной способности руд.
Для массива с коэффициентом разрыхления Kp = 1,6—1,7 и диаметром куска до 220 мм скорость распространения фронта волн напряжений составляет 507 м/с (табл. 11.17). Скорость фильтрации в отвале около 5 м/сут.
Определение параметров комбинированной разработки месторождения
Определение параметров комбинированной разработки месторождения

Te же параметры исследуют на модели с соблюдением геометрического подобия материалов модели и рудного отвала (табл. 11.8).
Масштаб модели 1:50. Модели различаются уплотнением материала. Модель собирают из 5 секций диаметром 0,5 м и высотой 0,3 м. Секции соединяют между собой. Датчики устанавливают в центре модели через 0,3 м. Возбуждение упругих колебаний в модели производится ударным устройством от аппаратуры ПОСВ-3М через стальную плиту, Синхронизация ударного импульса с запуском осциллографа осуществляется электронным реле времени, которое управляет ударным устройством и запуском осциллографа для записи процесса (рис. 11.7).
Определение параметров комбинированной разработки месторождения

Скорость распространения фронта волн напряжений определяют в точках вертикального профиля. Для модели с коэффициентом разрыхления 1,2—1,3 и средневзвешенным диаметром куска 2—4 мм скорость распространения фронта волн напряжений составляет 640 м/с (табл. 11.19).
С увеличением плотности в 1,2 раза скорость распространения волн напряжений увеличивается в 1,4 раза. По базовой скорости волн и скорости фильтрации можно прогнозировать скорость фильтрации в модели около 2 м/сут.
Растекание растворов при выщелачивании исследовали на стенде из трубы диаметром 600 и высотой 1500 мм, в которую отдельными порциями засыпалась руда крупностью +5—10 мм (рис. 11.8).
Определение параметров комбинированной разработки месторождения

Колонна оборудована днищем 4, позволяющим расчленить поток на ряд участков, каждый из которых характеризуется определенной скоростью движения воды и степенью заполнения порового пространства. Разделение зоны растекания осуществляется с помощью концентрично расположенных в основании колонны цилиндров, приваренных к перфорированному диску (ложному диску) 5 и образующих (с учетом корпуса колонны) ряд кольцеобразных изолированных друг от друга приемных 6 и расходных 7 отсеков. Отсеки изолированы один от другого и имеют общее дно 5.
Расходные отсеки снабжены патрубками 9, с помощью которых дренирует раствор. Сечение патрубков обеспечивает свободный сток воды. Подпор со стороны днища исключается перфорацией. Количество раствора контролируется с помощью водосборного лотка.
При изменении разрыхления с 1,80 до 1,70, т.е. всего на 10 %, плотность заполнения порового пространства уменьшается почти в два раза. Чем меньше коэффициент разрыхления, тем стабильнее процесс передачи вещества из руды в растворитель и продуктивные растворы в разных точках зоны потока меньше различаются по концентрации металла. Увеличение радиуса зоны разрыхления путем повышения расхода растворителя ведет к перерасходу реагента и снижению концентрации металла в продуктивных растворах.
Одной из задач исследования является изучение возможности интенсификации процесса с помощью сжатого воздуха, нагнетаемого вместе с водой при давлении воздуха от 0,5 до 2 атм (табл. 11.20).
Определение параметров комбинированной разработки месторождения

Сжатый воздух не оказывает заметного влияния на структуру потока и его размеры из-за малой вязкости. Даже при давлении 2 атм эффект увеличения зоны орошения не превысил 10 %.
Вывод
Гидрогенное месторождение отличается сложностью геологического строения, повышенной обводненностью и пригодно для комбинированной разработки скважинными технологиями отбойки и выщелачивания руд при детальном обосновании.