19.01.2021

Подземная выплавка


Факторы, определяющие процесс подземной выплавки, во многом сходны с факторами, влияющими на условия выщелачивания, поскольку процессы в том и другом случае осуществляются в пористой среде. Однако подземной выплавке свойственны и существенные отличия. Теплоноситель и добываемое полезное ископаемое образуют две несмешивающиеся жидкости (вода—сера, вода—битум), отличающиеся по плотности, вязкости и поверхностным свойствам. Это обусловливает целый ряд отличий в закономерностях фильтрации: гравитационное разделение, снижение относительной проницаемости, капиллярные эффекты и т. д. Типизация условия разработки серных месторождений приводится в табл. 6.

Влияние структуры и текстуры руды. Исследованию влияния структурно-текстурных особенностей руд и вмещающих пород посвящен целый ряд работ. Установлено, что для подземной выплавки пригодны только карбонатные разности руд. Степень извлечения серы из руды увеличивается по мере перехода текстуры от рассеянной до гнездовой и полосчатой от 15—20 до 60—70%.

Зависимость между серосодержанием S и выплавляемостью n выражается уравнением

где а и b — коэффициенты, зависящие от текстуры руды; Soct. — остаточное серосодержание.

Поскольку содержание серы в пределах одного месторождения изменяется незначительно, то можно считать, что выплавляемость зависит только от структурно-текстурных особенностей руд.

Влияние содержания серы, текстуры и структуры руды не ограничивается выплавляемостью. Эти показатели определяют также устойчивость рудного скелета после выплавки. По этому признаку различают руды устойчивые и разрушающиеся, причем по характеру образующегося материала последние делят на крупнообломочные и дисперсные. В условиях Гаурдакского месторождения дисперсный остаток образуют метасоматические гипс-кальцитовые руды. Обрушение скелета приводит здесь к перекрытию перфорации серной колонны, в результате чего скважины нередко выходят из строя.

Влияние мощности серной залежи. Мощность серной залежи представляет собой один из наиболее важных факторов, влияние которого проявляется многосторонне и противоречиво. С точки зрения теплопотерь влияние мощности заключается в их уменьшении с ростом мощности. Так, при сроке отработки два года потери при мощности 10 м составляют 35% от общих затрат тепла, а при мощности 20 м — 17%.

Мощность рудной залежи определяет также профиль вытеснения пластовых вод теплоносителем. Чем больше мощность пласта, тем с большим расходом нужно подавать теплоноситель, чтобы добиться вытеснения пластовых вод по всему сечению.

Влияние элементов залегания пласта. При углах наклона, больших предельного угла фильтрации серы, коэффициент охвата пласта резко увеличивается и извлечение в принципе может приблизиться к величине выплавляемости.

Большое значение имеет изменчивость рельефа подошвы пласта. При отработке пластов со сложным рельефом необходимо, чтобы добычные скважины с заданной степенью вероятности попадали в понижения рельефа, т. е. следует уплотнять сеть эксплуатационных или эксплуатационно-разведочных скважин на залежах со сложным рельефом.

Элементы залегания пласта учитываются при выборе направления отработки. В ряде случаев на границе зоны плавления движения теплоносителя по руде затруднено и он движется преимущественно по верхней части пласта, а также по покрывающим безрудным известнякам. По направлению падения поверхности непроницаемой кровли и границы зоны плавление пересекаются, из-за этого может происходить полное перекрытие путей движения теплоносителя расплавленной серой и его движение в этом направлении часто прекращается (рис. 10). Поэтому месторождения пластового типа наиболее целесообразно отрабатывать по направлению простирания пласта. Аналогичная картина наблюдается при наличии сбросов.

Влияние глубины залегания пласта. Минимальная глубина залежей составляет 70—80 м, поскольку избыточное давление теплоносителя с температурой 160°С составляет 0,53 МПа. На меньших глубинах может произойти вскипание теплоносителя и гидроразрыв пласта. Во избежание последнего максимальное устьевое давление теплоносителя должно быть меньше 70% от полного горного давления.

Влияние мощности и проницаемости надрудных известняков. Наличие надрудных неосерненных известняков характерно для многих серных месторождений. При подаче теплоносителя в пласт его фильтрация, независимо от конструкции скважины, осуществляется по всей мощности рудовмещающего водоносного горизонта, включая неосерненные известняки. Поэтому на их прогрев расходуется определенная доля тепла, которая должна учитываться при расчете удельного расхода теплоносителя. Наряду с этой отрицательной ролью, известняки выполняют роль проводника для теплоносителя, а это в условиях плотных руд является даже благоприятным для ведения процесса.

При подземной выплавке с нагревом руд токами высокой частоты влияние природных факторов на условия протекания процесса существенно отличается. На первый план выступают электрические свойства горных пород, руд и полезного ископаемого: удельное электрическое сопротивление и диэлектрическая постоянная. Эти факторы, в свою очередь, зависят от минерального состава, структурно-текстурных характеристик руды, пористости, состава поровых растворов. Замечательным свойством технологии высокочастотной выплавки является возможность нагрева руд, непроницаемых для обычного теплоносителя. Таким образом, если при обычной технологии ПВС начальная проницаемость руд является главным фактором, то при высокочастотной выплавке ее роль становится второстепенной. Более того, при высокой проницаемости циркуляция подземных вод обусловливает охлаждение зоны нагрева и потерн тепла за контур отработки.





Яндекс.Метрика