CC BY
68
УДК 622.234/42 Н.А. Гаврилова
ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МНОГОСТВОЛЬНЫХ СКВАЖИН НА ХИАГДИНСКОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ ПРИ ИЗВЛЕЧЕНИИ УРАНА СПОСОБОМ СКВАЖИННОГО ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛА ЧИВАНИЯ
Рассмотрены вопросы применения многоствольных скважин при подземном выщелачивании металла на примере Хиагдинского месторождения. Установлены зависимости затрат времени и средств на вскрытие продуктивной залежи и стоимости серной кислоты процесса выщелачивания от параметров рядной системы разработки. Ключевые слова: скважинное подземное выщелачивание (СПВ), рядная система разработки, многоствольная скважина, продуктивная залежь, Хиагдинское месторождение.
рановые месторождения Хиагдинского рудного поля расположены в Центральном Забайкалье в пределах Баунтовского района республики Бурятия. Все они относятся к гидрогенному типу и по своим геотехноло-гическим показателям пригодны для отработки высокоэффективными системами скважинного подземного выщелачивания (СПВ). В настоящее время на Хи-агдинском месторождении ведутся опытно-промышленные работы с применением метода СПВ вертикальными одноствольными технологическими скважинами [1, 2].
Уникальность Хиагдинского месторождения обусловлена достаточно значительной глубиной залегания продуктивного пласта (150...290 м), который заключен между двумя водоупорами: подошвой базальтов (IX категория пород по буримости) и кристаллическим фундаментом [1]. Перечисленные горногеологические особенности залегания месторождения и принятая технология его вскрытия обуславливают значительные затраты на бурение технологиче-
ских скважин при незначительной площади охвата продуктивного пласта одной скважиной.
В то же время, указанные горногеологические условия предполагают, что одним из возможных вариантов повышения интенсивности при его отработке может быть применение многоствольных технологических скважин.
Бурение дополнительных стволов технологических скважин позволит значительно увеличить длину фильтров и площадь охвата пласта одной многоствольной скважиной, повысить ее приемистость. Благодаря этому сокращается объем буровых работ и интенсифицируется процесс выщелачивания и, таким образом, значительно увеличивается производительность процесса СПВ в целом, и тем самым уменьшается себестоимость добытого полезного ископаемого.
Анализ предложенных ранее технических решений по применению многоствольных технологических скважин при СПВ [3-5] показал, что основными
Б-Б
А-А
т
Рис. 1. Схема вскрытия продуктивного пласта многоствольными скважинами с их рядным расположением: 1 (3) - основной ствол закачной (откачной) технологической скважины; 2 (4) -дополнительный ствол закачной (откачной) технологической скважины; 5 - продуктивный пласт, О (З) - основной ствол откачной (закачной) скважины; О7 (З) - дополнительный ствол откачной (закачной) скважины; L - расстояние между рядами скважин, м
их недостатками являются возникающие сложности в процессе их сооружения и оснащения, связанные с трудностью забуривания дополнительных наклонных стволов из вертикальных основных и их оборудованием колоннами эксплуатационных труб. И, кроме того, они не обеспечивают равномерную проработку продуктивного пласта выщелачивающими растворами. С учетом выявленных недостатков ука-
занных способов СПВ для вскрытия и последующей отработки продуктивного пласта разработаны конструкция технологической скважины с одним дополнительным стволом и способ СПВ продуктивного пласта с рядным расположением технологических скважин (рис. 1). Сущность способа заключается в том, что вскрытие продуктивного горизонта осуществляется рядами закачных и от-качных скважин. При этом из основных
стволов 1 закачных скважин дополнительные наклонные стволы 2 бурят вдоль линии их ряда в одном направлении, а из основных стволов 3 откачных скважин дополнительные стволы 4 бурят также вдоль линии их ряда, но в противоположном направлении. Кроме того, основные стволы закачных 1 и от-качных 3 скважин бурят до места забу-ривания дополнительного наклонного ствола с зенитным углом от 3° до 10° в плоскостях, совпадающих с апсидаль-ными плоскостями их дополнительных стволов. Забои основных стволов закачных и откачных скважин смещают относительно друг друга вдоль линий их рядов в направлении бурения их дополнительных наклонных стволов на величину х, определяемую из соотношения:
X =
I - 2Д
2
(1)
где х - величина смещения забоев основных стволов закачных и откачных скважин относительно друг друга вдоль линий рядов скважин, м; I - шаг вскрытия вдоль линий рядов скважин, м; Д - отход забоев дополнительных наклонных стволов закачных и откач-ных скважин от забоев их основных стволов, м.
Смещение забоев основных стволов закачных и откачных скважин относительно друг друга вдоль линий их рядов в направлении бурения их дополнительных стволов обеспечивает повышение равномерности проработки продуктивного пласта при последующем выщелачивании за счет выравнивания длины линий токов выщелачивающих растворов от основных и дополнительных стволов закачных до, соответственно, основных и дополни-
тельных стволов откачных скважин; выравнивания площадей элементарных ячеек, отрабатываемых взаимодействующими основными и дополнительными стволами закачных и откач-ных скважин, а также симметричности указанных ячеек относительно линий тока выщелачивающих растворов их минимальной длины.
Сравнительный анализ техникоэкономических показателей предложенного способа вскрытия продуктивного пласта и базового способа СПВ (вскрытие продуктивного пласта одноствольными вертикальными скважинами) по величинам затрат на вскрытие продуктивного пласта (рис. 2, 3) и затрат на выщелачивание урана (рис. 4) при глубинах скважин 160...240 м выявил следующие закономерности:
1) зависимость трудоемкости и себестоимости единичного вскрытия продуктивного ствола многоствольной скважиной от величины отхода дополнительного ствола от основного носит линейный характер. Разница между трудоемкостью и себестоимостью единичного вскрытия продуктивного пласта вертикальной одноствольной скважиной и многоствольной скважиной с увеличением глубины уменьшается по линейной зависимости, но при этом остается положительной во всем рассматриваемом диапазоне глубин и отходов;
2) затраты на выщелачивание, с увеличением величины отхода дополнительного ствола от основного увеличиваются по степенной зависимости, при этом, чем больше шаг вскрытия I, тем меньше величина отхода влияет на данные показатели. Разница между затратами на выщелачивание при использовании систем СПВ на ос-
нове одноствольных вертикальных и полнительного ствола от основного и
многоствольных добычных скважин глубины скважин существенно полово всем рассматриваемом диапазоне жительна.
величин шага вскрытия, отхода до-
Рис. 2. Графики зависимости минимальной трудоемкости единичного вскрытия продуктивного пласта многоствольными скважинами от их глубины и величины отхода дополнительного ствола от основного: ВС-180 м (200 м) - трудоемкость вскрытия вертикальной (многоствольной) скважиной при глубине скважин 180 м (200 м)
б 7.6 10
Отход дополнительного ствола от основного, м
12.6
Рис. 3. Графики зависимости минимальной себестоимости единичного вскрытия продуктивного пласта многоствольными скважинами от их глубины и величины отхода дополнительного ствола от основного: ВС-180 м (200 м) - себестоимость вскрытия вертикальной (многоствольной) скважиной при глубине скважин 180 м (200 м)
Рис. 4. Графики зависимости стоимости серной кислоты приходящейся на 100 м длины ряда вскрытия от шага вскрытия и величины отхода дополнительного ствола от основного:
ВС - стоимость серной кислоты, затраченной на выщелачивание при указанном шаге вскрытия (I) продуктивного пласта вертикальными (многоствольными) скважинами
Для поиска оптимальных параметров системы СПВ на основе многоствольных добычных скважин по критерию минимума цеховой себестоимости добычи 1 кг урана использован симплекс метод, с помощью которого найдена точка оптимума при следующих параметрах системы СПВ: шаг вскрытия I = 32,5 м, отход забоев дополнительных наклонных стволов закачных и откач-ных скважин от забоев их основных стволов А = 12,5 м, расстояние между рядами добычных скважин L = 50 м. При этом цеховая себестоимость добычи урана составила 767,66 р/кг, что на 26 % ниже по сравнению с системой подземного выщелачивания на основе одноствольных вертикальных скважин с шагом вскрытия 20 м.
Таким образом, применение систем СПВ на основе многоствольных добычных скважин для вскрытия продуктивного пласта в условиях Хиагдинского месторождения позволит сократить трудоемкость буровых работ на 60 %, их затраты - на 23 %; время выщелачивания - на 21 %, его стоимость - на 11 %. Понизить системные потери до 3 %, за счет уменьшения расстояния между забоями добычных скважин в ряду и увеличения ширины зоны элементарных ячеек. В связи с этим цеховая себестоимость добычи 1 кг урана снизится на 26 %, что свидетельствует о значительных перспективах использования предложенного способа СПВ для отработки не только Хиагдинского месторождения, но и других месторождений Хиагдинского рудного поля.
1. Пименов М.К. Перспективные направления совершенствования технологии скважинного подземного выщелачивания урана на месторождениях России / М.К. Пименов и [др] // Горный журнал. - 1999 - № 12. - С. 41-44.
2. Фазлуллин М.И. Особенности техники и технологии подземного выщелачивания на Хи-агдинском урановом месторождении / М.И. Фазлуллин и [др] // Горный журнал. - 1999 -№ 12. - С. 54-56.
3. А.с. 1451261, МКИ5 Е 21 В 43/28. Способ добычи полезных ископаемых из рудных тел подземным выщелачиванием /
Е.Г. Фонберштейн, С.П. Экомасов, О.В. Под-марков, С.А. Рыбакова (СССР). - №
4174655/22-03; заявл. 05.01.87; опубл. 15.01.89, Бюл. № 2. - 3 с.: ил.
4. Комплексы подземного выщелачивания / И.Г. Абдульманов [и др.]; под ред. О.Л. Кед-ровского. - М.: Недра, 1992. - С. 125-127.
5. А.с. 1528898, МКИ5 Е 21 В 43/28. Способ подготовки продуктивного горизонта к выщелачиванию / И.Г. Абдульманов, М.М. Смирнов, В.Р. Буянов (СССР). - № 4381492/23-03; заявл. 24.02.88; опубл. 15.12.89, Бюл. № 46. - 2 с.: ил.
Коротко об авторе
Гаврилова Н.А. - аспирант кафедры Подземной разработки месторождений полезных ископаемых Горного института Читинского государственного университета, GavrПova-na@rambler.ru
ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИИ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор
Название работы
Специальность
Ученая степень
ШАХТИНСКИИ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИИ УНИВЕРСИТЕТ
САВЧЕНКО Обоснование эффективных способов
Егор борьбы с пучением пород почвы в подготовительных выработках 25.00.22 к.т.н.
Сергеевич угольных шахт
КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИСАБЕКОВ Технологические схемы ведения очи-
Ерен стных и подготовительных работ при 25.00.22
разработке выбросоопасных уголь- к.т.н.
Туякович ных пластов
