НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ЧИСЛЕННЫЙ ПРОГНОЗ ТЕМПЕРАТУРНОГО И ФИЛЬТРАЦИОННОГО РЕЖИМОВ ШТАБЕЛЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ КУЧНОМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИИ ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ В УСЛОВИЯХ ХОЛОДНОГО КЛИМАТА Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Литература

1. Ефремов В.Н. Радиоимпедансное зондирование мерзлых грунтов. Якутск: Издательство ФГБУН Институт мерзлотоведения, 2013, 123 с.

2. Ефремов В.Н., Баишев Н.Е., Данилов К.П. Сезонный радиоэлектромагнитный мониторинг состояния мерзлых грунтов РМТ зондированием // Устойчивость природных и технических систем в криолитозоне: материалы Всероссийская конференция с международным участием, посвященная 60-летию образования Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, Якутск, 2020.- С. 100-104.

3. Ефремов В.Н. Геофизическая оценка и индикация результата воздействия климатических факторов на состояние мерзлых грунтов // БСТ. Бюллетень строительной техники. том 1024, № 12. 2019 - С. 46-50.

DOI: 10.24412/cl -37269-2024-1-149-151

НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ЧИСЛЕННЫЙ ПРОГНОЗ ТЕМПЕРАТУРНОГО И ФИЛЬТРАЦИОННОГО РЕЖИМОВ ШТАБЕЛЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ КУЧНОМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИИ ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ В УСЛОВИЯХ ХОЛОДНОГО КЛИМАТА

Каймонов М.В.

Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского СО РАН, г. Якутск

[email protected]

В современных экономических условиях проектирование горных предприятий должно осуществляться в кратчайшие сроки и с сохранением при этом высокой точности и достоверности результатов, с глубокой, зачастую многовариантной проработкой проектных решений. Представлены результаты разработки методики построения 3Д геоинформационной модели объектов горного производства. В качестве примера рассматривается прогноз теплового режима рудного штабеля при кучном выщелачивании золота в условиях холодного климата.

«Цифровой двойник» рудного штабеля построен в программном комплексе Frost 3D. Введение «элементарных» блоков позволяет рассматривать различные варианты его формирования, режимов эксплуатации, орошения, теплоизоляции и др. Это позволяет выявить закономерности изменения теплового режима рудного штабеля, разработать рекомендации по управлению тепловым режимом, повысить экономическую эффективность данной технологии и применять её в условиях крайнего Севера.

На рис. 1 представлен вариант расчёта теплового режима штабеля в теле которого сформирован наклонный технологический съезд. Съезд имеет уклон 70 град, борта съезда - 75 град. Начало расчёта 01.02.2022 г.; конец расчёта 15.07.2024 г. Промежуточные значения на 01 и 15 число каждого месяца.

Рис. 1. Общий вид штабеля со съездом

На рис. 2-3 представлены продольные срезы в виде температурных диаграмм тела штабеля на различные даты при скорости фильтрации V = 2.0 м/сут и при круглогодичном орошении. В зимний период поверхность штабеля теплоизолируется льдом толщиной 10 см с воздушным прослоем 5 см между породами штабеля и льдом. Нижний ярус имеет начальную положительную температуру +4 °С, верхний ярус сформирован зимой и имеет начальную отрицательную температуру -10 °С. В зимний период температура раствора +8 °С. В летний период орошения штабеля с 15 апреля до 15 октября температура раствора близка к температуре воздуха.

15.04.2023 Температура, "С

I

г

и

Рис. 2. Температурная диаграмма продольного среза штабеля на 15.04.2023 г при скорости фильтрации V = 2.0 м/сут при круглогодичном орошении, в зимний период температура раствора +8 °С

15.06.2 Темпера _ 10 1 - 6 - 5 Щ гура, °С 000 000 000 000 000 ООО

4 1 -0 ООО 000 ООО ^ ■000 Y ^^^^^^^

1 i -4 10 000 ем 080 ем 000 ем ем

z U

Рис. 3. Температурная диаграмма продольного среза штабеля на 15.06.2023 г при скорости фильтрации V = 2.0 м/сут при круглогодичном орошении, в зимний период температура раствора +8 °С

Как видно из температурных диаграмм продольного и поперечного срезов штабеля на различные даты (рис. 2-3), тело штабеля находится в устойчивой температуре выше +6 °С весь зимний период. Но в нижнем ярусе наблюдается переохлаждение пород штабеля под бермами. На рис. 2 можно видеть, что есть снос температурного поля вправо по оси X. Это объясняется условием расчёта, что вектор скорости по оси X и оси Y имеет небольшой уклон в сторону растворосборника, расположенного справа. На рис. 3 представлено температурное поле в теле штабеля на 01.06.2023 г. Из рис. 3 видно, что к началу лета в теле штабеля в нижнем ярусе сохраняются устойчивые зоны с пониженной температурой. Такие же устойчивые зоны переохлаждённых пород наблюдаются в теле штабеля и под технологическим съездом.

На рис. 4 представлен температурная диаграмма поперечного среза штабеля в районе технологического съезда на 15.06.2023 г. при скорости фильтрации V = 2.0 м/сут при круглогодичном орошении, в зимний период температура раствора +3 °С.

Как показывают расчёты, тело штабеля находится при устойчивой температуре выше +2 °С весь зимний период. Но в нижнем ярусе наблюдается переохлаждение пород штабеля

под бермами. В отличие от предыдущего варианта (раствор в зимний период +8 °С) наблюдается более значительное промерзание пород штабеля со стороны бортов. Как видно из рис. 4, к началу лета в теле штабеля в нижнем ярусе сохраняются устойчивые зоны с пониженной температурой, и они больше, чем для предыдущего варианта расчёта. Такие же устойчивые зоны переохлаждённых пород наблюдаются в теле штабеля и под технологическим съездом.

15.06.2023 Температура, "С

110 пип •

- 6

- 5

- 4

II -0

I

2 ±

Рис. 4. Температурная диаграмма поперечного среза штабеля в районе технологического съезда на 15.06.2023 г при скорости фильтрации V = 2.0 м/сут при круглогодичном орошении, в зимний период температура раствора +3 °С

DOI: 10.24412М -37269-2024-1-151-155

ОСОБЕННОСТИ ЗАХОРОНЕНИЯ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА В КРИОЛИТОЗОНЕ

Калачева Л.П., Иванова И.К., Портнягин А.С., Иванов В.К., Бубнова А.Р., Аргунова К.К.

Институт проблем нефти и газа СО РАН, Якутск [email protected]

Рассмотрены факторы, влияющие на фильтрационно-емкостные свойства и устойчивость пород, деградацию мерзлоты при закачке диоксида углерода в водоносные пласты с целью его захоронения в гидратном состоянии. Методом дифференциального термического анализа определены равновесные условия гидратообразования СО2 в модельных системах и определены границы зоны стабильности гидрата с учетом термического профиля геологоразведочной площади № 41 « Уордахская».

Одним из факторов, влияющих на глобальное потепление климата, является повышение концентрации углекислого газа в атмосфере. Для захоронения углекислого газа в геологических формациях рассматриваются соленые водоносные горизонты, истощенные месторождения нефти и газа, соляные и угольные пласты. В осадочных бассейнах, расположенных в арктических регионах, в частности, на территории Республики Саха (Якутия), водоносные пласты характеризуются низкими температурами и высокими гидростатическими давлениями, которые способствуют образованию гидрата диоксида углерода при его закачке.

Диоксид углерода в природе может существовать в газообразном, жидком, сверхкритическом и растворенном состояниях. При закачке СО2 в геологические формации на глубинах от 500 до 750 м при низких температурах СО2 может перейти в жидкое, а по достижении 800 м и температуре, превышающей 31.6 °С, - в сверхкритическое состояние [1, 2]. Границу фазового перехода диоксида углерода из газообразного в жидкое состояние необходимо определять в каждом конкретном случае с учетом изменения пластовых температур и давлений, так