Экономика СГД. Перспектива метода и задачи исследований

Технико-экономические показатели метода СГД определяются физико-геологическими условиями разрабатываемого месторождения и принимаемыми техническими и технологическими решениями. Параметры технологии являются управляемыми величинами и могут быть оптимизированы.

Метод СГД в отличие от традиционных методов разработки позволяет снизить уровень капиталовложений в 1, 5—2 раза. Это обусловлено резким снижением затрат на сооружение горно-капитальных выработок (на карьерах примерно 20%, при СГД— 3—10 % общих капитальных затрат) и на оборудование (на карьерах до 36 %, при СГД — 18 %).

Анализ структуры капитальных затрат по проекту ВНИИГа на строительство предприятий СГД показал, что из объектов основного производственного назначения наибольшие капиталовложения приходятся на скважины гидродобычи, гидродобычные агрегаты, карты намыва, объекты оборотного водоснабжения и энергетического хозяйства. Затраты на перечисленные объекты, составляющие около 30 % общих капитальных затрат, в основном обуславливаются производственной мощностью предприятия и технологическими параметрами выемки.

Анализ структуры себестоимости 1 т фосфоритной руды, добытой методом СГД при мощности предприятия 1 млн. т руды в год показал, что основные затраты связаны с бурением скважин (31 %), на электроэнергию приходится 21%, а на амортизацию оборудования 22 %.

Увеличение производительности труда при СГД может быть достигнуто увеличением объема добычи из камеры, повышением производительности гидродобычного агрегата, снижением затрат технологической воды и сжатого воздуха, а также совершенствованием организации труда всех производственных звеньев, механизацией и автоматизацией процессов.

Метод СГД может найти эффективное применение для разработки легкодиспергирующихся, пористых, рыхлых и слабосвязных полезных ископаемых. К ним относятся месторождения торфа, угля, песка, гравия, фосфоритов, марганцевых рыхлых руд, мягких бокситовых руд, битуминозных песков и песчаников, россыпные месторождения золота и титана, осадочные месторождения урана и др. Этот метод может с успехом применяться при добыче сырья для строительных материалов, находящихся на значительной глубине.

В настоящее время ведутся опытные работы в промышленных условиях по добыче фосфоритов и урановых руд, а также поисковые работы по применению метода СГД для разработки золотоносных россыпей в зоне многолетней мерзлоты.

Основные задачи исследований в области СГД связаны с выявлением перспективных для СГД месторождений песков и рыхлых руд; разработкой технологии добычи руды через наклонные и наклонно-горизонтальные скважины; использованием сил горного давления для разрушения и доставки руды; разработкой технологических схем попутного обогащения добываемых руд и закладки выработанного пространства; изысканием систем разработки с минимальными потерями; разработкой способов и средств полной автоматизации СГД; разработкой новых конструкций добычного оборудования, позволяющего совместить операции бурения и добычи.

17 ПОДЗЕМНОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ (ПВ)

Основные понятия и представления

Использование метода ПВ для добычи цветных металлов известно с XVI века. С конца пятидесятых годов XX в. метод начал применяться для добычи урановых руд. В настоящее время подземное и кучное выщелачивание металлов применяется на многих предприятиях СССР, США, Португалии, Австралии, Мексики, Японии и др. Так, например, на долю США приходится 266 тыс. т/год меди, полученной этим методом. Такой значительный масштаб производства меди обусловлен прежде всего вовлечением в переработку одновременно большого количества руды. При этом используются в основном окисленные и реже смешанные руды с невысоким содержанием меди. Наиболее крупное предприятие подземного выщелачивания меди в США «Молли Гибсон» производит 21, 6 тыс. т меди в год. На предприятиях Мексики, Португалии, Японии сырьем при подземном выщелачивании являются халькозиновые руды, потерянные при горной добыче, и руды окисленных верхних зон месторождений. В основном медь получают разбрызгиванием выщелачивающих растворов по поверхности в зоне обрушения месторождений и в ряде случаев — подачей растворов через скважины. В СССР широко применяется подземное выщелачивание урана, в 60-е годы начата разработка и внедрение подземного и кучного выщелачивания цветных металлов и золота.

Под термином подземное выщелачивание обычно понимают метод добычи полезного ископаемого путем избирательного растворения его на месте залегания и последующего извлечения образованных в зоне реакции химических соединений на поверхность. Подземное выщелачивание в зависимости от геотехнологических свойств отрабатываемых месторождений осуществляется через скважины, пробуренные с поверхности к рудам, обладающим естественной фильтрацией (рисунок 17.1), путем обычной шахтной подготовки месторождения с отработкой отдельных блоков руды системами с выщелачиванием (рисунок 17.2) или их различным сочетанием, т.е. шахтная подготовка месторождения и скважинное выщелачивание (рисунок 17.3). Кроме этого, технология кучного и отвального выщелачивания основана на тех же принципах извлечения полезного ископаемого. Обычно под термином «кучное выщелачивание» понимается реагентное извлечение полезного компонента из раздробленной и уложенной в кучу руды на специально складированные раствороорошаемые площадки. Отвальное выщелачивание—это выщелачивание полезных компонентов из старых отвалов бедных руд.

Выше в разделе 3 разбирались теоретические основы технологии ПВ и было показано, что ее существо связано с процессами перевода металлов, содержащихся в руде, в подвижное состояние, поэтому эффективность использования ПВ приходится определять для каждого конкретного месторождения или даже его участка.

О.М. Гридиным, В.Н. Келиным, Л.Ш. Бикбаевым выполнен пооперационный анализ технологии ПВ (таблица 17.1) с определением основных задач этого способа. В.А. Грабовников предложил по степени влияния физико-геологических факторов оценивать перспективы разработки месторождений методом ПВ (таблица 17.2).

1 — узел приготовления раствора; 2 — нагнетательная скважина; 3 — дренажная скважина; 4—компрессор; 5—воздухопровод для эрлифта; 6 — коллектор для продуктивного раствора; 7 — отстойник; 8—установка для переработки раствора; 9 — насос

Рисунок 17.1 – Схема отработки пластового месторождения выщелачиванием через скважины

1 — трубопровод для рабочих агентов; 2 — трубопровод для подъема продуктивного раствора; 3 — взорванный блок руды; 4 — трубопровод для орошения рудного массива; 5 — общий раствороприемник

Рисунок 17.2 – Схема подземного выщелачивания с использованием горных выработок

а — конструкция скважины-оросителя; б — схема движения реагента потока, сформированного при смыкании локальных зон орошения; 1 — рудная залежь, приуроченная к хорошо водопроницаемым изотропным сдренированным породам; 2 — тектоническое нарушение; 3—полевой штрек; 4 — дренажные штреки; 5—дренажные скважины; 6—скважины-оросители для подачи раствора; 7 — кондуктор; 8—полиэтиленовая колонна (диаметр 100 мм); 9 — фильтр

Рисунок 17.3 – Варианты (I — III) комбинированной системы подземного выщелачивания металла с подачей реагента в скважины-оросители, пробуренные с поверхности, и приемом продуктивных растворов в горные выработки

Оценку отработки месторождения методом ПВ можно сделать сопоставлением соотношения Ж÷ Т — массы рабочего раствора, приходящейся на единицу массы отрабатываемого полезного ископаемого (при заданном коэффициенте извлечения).