CC BY
194
АЖИННАЯ: ГИДРОДОБЫЧА :
^ а.с. хрулев, 2000
УДК 622.03:622.342.002.5
А.С. Хрулев
■
ВЛИЯНИЕ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОГРЕБЕННЫХ РОССЫПЕЙ ЗОЛОТА НА ВЫБОР ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ СГД
С
пецифика скважинной гидродобычи обусловлена проведением основных технологических процессов выемки из скважины, использованием в качестве разрушающего инструмента струи воды и управлением добычным процессом с поверхности. Это требует особого подхода к оценке горногеологических характеристик золотосодержащих россыпей.
В порядке значимости эти характеристики можно расположить следующим образом:
1. Содержание золота в россыпи на единицу площади и его запасы.
2. Мерзлое или талое состояние продуктивного пласта песков и вмещающих пород.
3. Обводненность и водопроницаемость пласта и вмещающих пород.
4. Мощность продуктивного пласта.
5. Тип россыпи (тальвеговая, террасная, долинная).
6. Проникновение золота в подстилающие коренные породы и их прочностные характеристики.
7. Характер залегания плотика россыпи (уклон, карсты и т.п.).
8. Валунистость и количество глинисто-илистого материала в продуктивном пласте.
Первые пять горно-
геологических характеристик являются определяющими при выборе технологии и типа скважинного гидродобычного оборудования, а остальные определяют технические особенности скважинного оборудо-
вания или влияют на порядок отработки россыпи и сетку скважин.
Рассмотрим горно-геологические характеристики более подробно.
В последнее время, выявлены и разведываются все новые погребенные месторождения золота, залегающего на глубине от 40 до 250 м, при этом содержание в них металла нередко достигает десятков грамм на квадратный метр пласта. Запасы золота на этих месторождениях достигают десятков тонн [1]. Прогнозные запасы в погребенных россыпях только по Бодайбинскому району оцениваются более чем в тысячу тонн золота.
На фоне сокращения запасов для эффективной отработки открытым и дражным способом и больших затрат при подземной разработке талых погребенных россыпей, возрастают перспективы золотодобычи способом СГД.
В отличие от открытого и подземного способа добычи, при СГД можно ожидать рентабельности даже на небольших по запасам погребенных россыпях в несколько сотен или даже десятков килограмм.
По состоянию песков и вме-Таблица 1
щающих пород погребенные россыпи можно разделить на мерзлые, талые и частично мерзлые (главным образом в верхней части перекрывающих пласт пород).
Положительным фактором при отработке мерзлых россыпей является устойчивость пород кровли продуктивного пласта, возможность вести размыв незатоплен-ными струями и снизить до минимума потери золота на плотике камеры [2]. С другой стороны мерзлые породы усложняют технологию бурения, хотя при этом и не требуется сплошная обсадка скважины. Затопление скважин в мерзлых породах приводит к оттаиванию и обрушению пород вокруг скважины, поэтому при разработке мерзлых россыпей наиболее предпочтительными является подъем гидросмеси песков вытеснением сжатым воздухом, гидроэлеватором и землесосом [3].
При отработке талых россыпей, как правило, снижается энергоемкость разрушения, однако, из-за неустойчивости покрывающих пород, уменьшается объем извлекаемых из скважины песков и образуются провалы на поверхности. Провалы на поверхности могут не происходить, если имеются зоны мерзлых осадочных пород выше продуктивного пласта.
В таблице 1 приведены варианты применения разных технологических схем выемки при отработке россыпей способом СГД.
При разработке мерзлых россыпей может быть использована любая технологическая схема выемки: встречным забоем (одиночными камерами), попутным забоем (с ленточным или треугольным расположением скважин) и комбинированная, когда первоначально размывается одиночная камера встречным забоем, а зачистку плотика и размыв межка-
Встречным забоем Попутным забоем Комбинированная
Талые и мерзлые Мерзлые Талые и мерзлые
Мощные Маломощные Маломощные
Тальвеговые Долинные и террасные Любые
С карстовыми зонами С выдержанным залеганием Любые
Валунистые Маловалунистые Маловалунистые
мерных целиков ведут из соседней одиночной камеры попутным забоем.
Талые россыпи, из-за неустойчивости пород в кровле пласта, целесообразно отрабатывать по схеме встречным забоем или по комбинированной схеме при малых расстояниях между скважинами, чтобы повысить извлечение металла.
Для схем выемки встречным забоем обычно применяется скважинное гидродобычное оборудование совмещенного типа, например эрлифт-гидромонитор, а для схем с попутным забоем возможно применение раздельного оборудования, когда пуль-поподъемник находится в одной скважине, обычно большего диаметра, а гидромониторы - в противоположных скважинах.
В таблице 2 приведены различные способы подъема гидросмеси при СГД в зависимости от горно-геологических условий залегания россыпей.
Таблица 2
Обводненность и водопроницаемость во многом определяют возможность применения того или иного способа подъема гидросмеси и технологической схемы выемки. При разработке талых россыпей с большими водо-притоками, целесообразно применение эрлифтного способа подъема.
Режим работы, при котором в подземную камеру подается избыточное количество воды, увеличивает устойчивость пород в кровле добычной камеры и может предохранить от образования провалов на поверхности в процессе отработки скважины.
Ограниченный водоприток благоприятствует применению гидроэлеваторного или землесосного способов подъема. Ком-
пактные водозащищенные серийно выпускаемые землесосные установки позволяют поднимать из скважин гидросмесь на высоту до 70 м с производительностью 500 м3/ч. Для этих глубин они могут быть гораздо эффективнее гидроэлеваторов и для их работы не требуется больших расходов и давлений напорной воды.
На ряде талых россыпей, имеющих разгрузку подземных вод через открытые или подземные горные выработки или ограниченный источник пита-ния подземных вод, возможен размыв подземной камеры в воздушной среде.
При большом количестве глинистого материала в породах непосредственной кровли может быть применен способ подъема вытеснением гидросмеси песков на поверхность за счет избыточного давления воды в одиночной подземной камере, что позволит обойтись без применения ком-
прессоров.
По мощности продуктивного пласта россыпи можно разделить на маломощные (1-3 м), мощные (3 м и более) и россыпи состоящие из нескольких продуктивных пластов, разделенных прослоями не содержащих золота осадочных пород. При отработке маломощных пластов встречным забоем обычно не достигается максимально возможный по условиям размыва радиус камеры. Это связано с повышенной крепостью пород, слагающих плотик, и конической формой дна камеры, необходимой для самотечного транспорт размытых пород. Для мерзлых маломощных россыпей наиболее предпочтительно применение выемки
попутным забоем, а для талых -комбинированная схема.
При отработке мощных пластов максимальный объем добычи достигается при схеме встречным забоем и цилиндрической форме камеры [4].
Особенности тальвеговой россыпи - небольшая ширина (обычно 10-30 м) и большая протяженность, достигающая нескольких километров, иногда десятков километров. Для таль-веговых россыпей характерно высокое содержание металла и неровная поверхность плотика, нередко с карстами. Такую россыпь целесообразно отрабатывать рядами камер на всю ширину сверху вниз по падению тальвега. При этом крайние в ряду скважины должны контролировать границы золотосодержащего тальвега по ширине. Сетка расположения скважин при отработке тальвега талой россыпи обычно более плотная, чем для долинной россыпи и не превышает 10 м. Схема выемки - встречным забоем или комбинированная, с максимально возможной подработкой плотика. При выявлении карстовой зоны сетка скважин может сгущаться до 5-6 м.
Для мерзлых долинных и террасных россыпей предпочтительна выемка попутным забоем, а для талых россыпей -комбинированная схема.
Эрлифт Гидроэлеватор или землесос Вытеснением воздухом или водой
Талая Мерзлая, в отдельных случаях талая Мерзлая, в отдельных случаях талая
Мощные и маломощные Маломощные Предпочтительно мощные
Валунистые Маловалунистые Валунистые
С большими во-допритоками С малыми водоприто-ками С малыми водопритока-ми
Таблица S
Благоприятные Требующие уточнения Неблагоприятные
Высокое содержание металла Среднее содержание металла Низкое содержание металла
Мощные Маломощные Маломощные
Без проникновения металла в коренные породы С частичным проникновением металла в коренные породы Металл глубоко проникает в трещины крепких коренных пород
Песчано-гравийные породы пласта Валунистые породы и глинисто-илистый заполнитель С высоким содержанием глины в пласте
Вялая мерзлота Талые Талые
Проникновение золота в коренные породы является отрицательным фактором для СГД. Однако, как показывает опыт работ по скважинной гидродобыче золота из мерзлых россыпей в Су-суманском районе, выветре-лые сланцы эффективно размываются незатопленной гидромониторной струей [2]. Возникающие трудности связаны с образованием большого количества крупных негабаритных кусков сланцев на дне камеры. Для этого было предложено и испытано несколько технических решений по удалению крупнообломочного материала из зоны грунтозабора и их дроблению.
При размыве затопленными гидромониторными струями золотосодержащих сланцев, значительно умень-шается радиус размыва, и здесь может быть полезно применение специальных средств, например предварительное взрывное дробление сланцев небольшими зарядами. Имеется опыт применения небольших зарядов взрывчатых веществ для интенсификации добычи песков способом СГД.
Большая валунистость россыпи усложняет выемку песков. Однако, как показали испыта-
ния, при круговом размыве продуктивного пласта с грунтозабо-ром ниже зоны размыва были получены хорошие результаты по извлечению золота, что объясняется просадкой металла из зоны размыва в зону грунтоза-бора.
При высоком содержании в продуктивном пласте глинистых и илистых наполнителей снижается производительность размыва, поэтому размыв ведут при более высоких давлениях воды.
В таблице 3 приведены благоприятные и неблагоприятные горнотехнические характеристики россыпей при их разработке способом СГД.
Рентабельность разработки россыпи способом СГД определяется количеством извлекаемо-
го из скважины золота, что, в свою очередь, зависит от объема разрушенных и поднятых на поверхность золотосодержащих песков и величины технологических потерь золота на дне подземной камеры.
Учет вышеперечисленных горнотехнических характеристик погребенных россыпей позволит правильно оценить перспективность их отработки способом СГД.
Необходимо отметить, что, из-за явно недостаточного практического опыта скважинной гидродобычи, новые оригинальные технические решения могут сделать рентабельной отработку даже безнадежных, на первый взгляд, россыпей.
1 .Казакевич Ю.П., Ревердатто М.В. Ленский золотоносный район.т.2. Геология кайнозойских отложений и типы золотоносных россыпей ленского района. Труды ЦНИГРИ, вып.88. Изд. «Недра», 1972,146 с.
2. Хрулев А.С., Папко В.П., Умеренко В.В. Основные направления исследований по скважинной гидродобыче золотосодержащих песков. Сб. Науч. Трудов ВНИИ-1 «Повышение эффективности технологии разработки россыпных месторождений», Магадан, 1989.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Хрулев А.С. Способы и средства подъема гидросмеси при скважинной гидродобыче. Горный информационноаналитический бюллетень МГГУ № 2, 1999г.
4. Хрулев А.С., Папко В.П. Особенности отработки подземных камер при скважинной гидродобыче песков из мощных многолетнемерзлых россыпей. Сб. Науч. Трудов ВНИИ-1 «Повышение эффективности технологии разработки россыпных месторождений», Магадан, 1989.
Хрулев Александр Сергеевич - кандидат технических наук, ООО «Подземгаз-пром»
