Особенности скважинной гидродобычи

Специализированные геолого-гидрогеологические исследования для целей СГД проводились на Кингисеппском месторождении фосфоритов.

Перечень факторов, подлежащих изучению. Как показано выше, главными факторами являются прочностные свойства руд и покрывающих пород, минеральный и гранулометрический состав руд, форма рудных тел, гидрогеологические условия.

Выбор критериев для установления границ геологических тел. Из представлений о влиянии различных факторов целесообразно различать: рудное тело, рудовмещающий массив (руда и покрывающие ее рыхлые образования), покрывающую толщу, рудовмещающий водоносный горизонт.

Пространственная изменчивость. Рыхлые отложения, доступные для добычи методом СГД, имеют различную изменчивость в зависимости от генетического типа и последующих эпигенетических изменений.

Морские отложения песков с включением фосфатных раковин отличаются высокой степенью выдержанности по содержанию фосфатов и мощности; кровля и почва практически горизонтальны. Наиболее изменчивым фактором является прочность руд: они могут быть рыхлыми, слабосцементированными доломитовым цементом. Встречаются также линзы крепко сцементированных конкреционных песчаников. В разрезе песчаники могут быть приурочены к кровле и середине рудного пласта. Распространение в плане весьма сложно; определенных закономерностей пока установить не удалось. Размер линз в плане также чрезвычайно изменчив.

Системы опробования. Специфика опробования рудных залежей для целей СГД заключается в том, что в число главных факторов входят прочностные свойства, а также рельеф почвы рудного тела. Густота разведочной сети должна выбираться таким образом, чтобы по результатам разведки можно было разделить руды по сортам на рыхлые (легкоразмываемые), слабосцементированные (трудноразмываемые) и прочные (неразмываемые). Кроме того, необходимо исследовать геометрию почвы рудных тел, так как от этого зависит коэффициент извлечения. Большое влияние на условия разработки оказывают прочностные и деформационные свойства кровли. Если последние имеют большую изменчивость, чем свойства самой рудной залежи, выбор разведочной сети необходимо проводить по фактору прочности покрывающих пород.

Методы исследований. Как и другие характеристики горных пород, прочность и неоднородность по физико-механическим свойствам целиком определяются их образованием к последующей геологической историей. Поэтому первым этапом изучения является использование общегеологических данных. Теоретические основы оценки осадочных пород с точки зрения их физико-механических свойств детально разработаны И.М. Горьковой и рядом других авторов, работающих в области инженерной геологии. По И.М. Горьковой, деформационные и реологические свойства осадочных пород во всем их многообразии закономерно определяются различным сочетанием и величинами показателей дисперсности, характера структурных связей, степени уплотнения, водонасыщенности и литификации. Схема зависимости деформационных особенностей пород от комплекса перечисленных показателей выдержана и в геологогенетическом отношении, так как состав, характер структурных связей пород и их состояние непосредственно связаны с условиями осадконакопления, эпигенеза и диагенеза.

Таким образом, для определения особенностей деформирования горных пород необходимо прежде всего отнести их к тому или иному типу. Дальнейшая методика исследований должна выбираться в зависимости от типа пород. И.М. Горькова рекомендует применение следующих классификационных испытаний.

Определение прочностных свойств для пород слабой степени литификации производится методом конического пластомера, а для пород высокой и весьма высокой степени литификации — методом одноосного сжатия. Влажность и плотность определяют обычными методами. После выделения на основе первых трех показателей отдельных геотехнологических элементов ведут опробование каждого элемента с отбором проб на гранулометрический и микроагрегатный анализы. Для определения характера структурных связей в породах рекомендуется метод ротационного вискозиметра Воларовича. На стадии предварительной разведки перечисленные показатели, как правило, достаточны для решения вопроса о целесообразности детальной разведки месторождения.

Для определения достижимых градиентов фильтрации при гидродобыче, а также решения вопросов оборотного водоснабжения и возможности предварительного осушения или отжатия подземных вод необходимо изучить гидрогеологические условия.

Детальность и методика гидрогеологических исследований аналогичны применяемым при обычных методах отработки.

Обработка результатов. Методика выбора расчетных показателей по набору результатов испытаний детально рассмотрена в ряде работ по инженерной геологии. При этом используются методы математической статистики и теории вероятности. Обобщение результатов находит свое отражение в серии карт, из которых обязательны карты метропроцента, изомощностей, рельефа кровли и подошвы рудного и рудовмещающего тел, осредненных на мощность РГТ содержаний, а также гидрогеологические карты. На разрезах, кроме литологии, целесообразно показывать в виде эпюр прочностные свойства пород.