Методы ФХГ

ФИЗИКО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФХГ

Некоторые понятия и определения

В процессе добычи направленное изменение состояния полезного ископаемого рассматривается в едином комплексе с физико-геологической обстановкой.

Процесс ФХМ добычи полезного ископаемого в горном массиве характеризуется совокупностью целого ряда параметров, отражающих геологическое строение, гидрогеологические условия, физические и химические свойства пород и насыщающих их флюидов, давление, температура и т.д. Всю эту совокупность условий и определяющих их параметров целесообразно характеризовать термином физико-геологическая обстановка.

Физико-геологическая обстановка включает в себя характеристику геологических, гидрогеологических и геотермических условий залегания месторождения, а также физических и химических свойств полезного ископаемого и вмещающих его пород, рассматри ваемых во взаимосвязи с возможными методами разработки.

Часть месторождения в зоне целенаправленного изменения со стояния полезного ископаемого, представленная горной породой и насыщающими ее флюидами, которым свойственны определенные термодинамические условия, правомерно характеризовать понятием горная среда. Горная среда, в отличие от горной породы, представляющей собой различные минеральные ассоциации, — это одна или несколько гетерогенных систем с различными компонентами, в твердой, жидкой и газообразной фазах.

Геотехнологическая система — это совокупность горной среды, физических и химических процессов добычи и средств для их реализации.

Основной принцип ФХГ — обеспечение процесса добычи и изменений горной среды под влиянием рабочих агентов с целью перевода полезного ископаемого в подвижное состояние и извлечение его на поверхность, причем одно из возможных превращений для данной геотехнологической системы является доминирующим и определяет ее изменение.

ФХМ можно подразделить на две группы.

Первая группа — это методы селективной выемки полезного компонента. Они, в свою очередь, подразделяются на методы, при которых горное давление не влияет существенно на технологию (например, подземное выщелачивание металлов, когда извлекается менее 1 % руды), и методы, где проявления горного давления значительны и требуют учета и управления (например, при подземной выплавке серы из рудного пласта извлекается 15—20%, ослабленный скелет вмещающих пород, как правило, разрушается, что приводит к оседанию поверхности).

Вторая группа — это методы, предусматривающие полную выемку продуктивного пласта, которые также подразделяются на методы с выемкой полезного ископаемого в открытом забое с образованием полостей, заполненных газами, водой, рассолом при различных давлениях и температурах (например, подземное растворение солей, скважинная гидродобыча) и выемку полезного ископаемого с обрушением пород кровли (например, подземная газификация угля, скважинная гидродобыча при неустойчивой кровле).

В настоящее время наибольшее применение нашли следующие геотехнологические методы:

Подземное выщелачивание — метод добычи полезных ископаемых избирательным растворением их химическими реагентами на месте залегания с извлечением на поверхность продукционных растворов. Подземное выщелачивание относится к фильтрационным процессам и основано на химических реакциях ≪твердое тело — жидкость≫. В основ ном оно применяется для добычи цветных, редких и радиоактивных металлов.

Бактериальное выщелачивание — выщелачивание с помощью микроорганизмов при изменении состава среды за счет продуктов их метаболизма.

Подземное растворение — метод добычи полезного ископаемого растворением его на месте залегания. Применяется для разработки соляных месторождений и создания подземных емкостей.

Подземная выплавка — метод добычи легкоплавких минералов посредством подачи теплоносителя по скважинам в залежь и извлечение полезного ископаемого на поверхность в виде расплава. Применяется для добычи серы (метод Фраша), вязких углеводородов.

Подземная газификация — метод добычи полезных ископаемых путем перевода их в газообразное состояние за счет термохимических реакций. Например, подземный термохимический процесс перевода угля в газ, пригодный для энергетиче ских и химико-технологических целей. К подземной газификации можно отнести и методы подземной перегонки, основанные на переводе полезного ископаемого в газовую фазу без изменения химического состава.

Скважинная гидродобыча — метод добычи, основанный на приведении полезного ископаемого в подвижное состояние путем гидромеханического воздействия и выдачи в виде гидросмеси на поверхность.

К этим же методам можно отнести и методы внутрипластового ожижения (например, угля) за счет диспергирования ископаемого химическими реагентами.

В сферу ФХГ входит и такое полезное ископаемое, как тепло Земли.

Использовать тепло Земли можно, утилизируя природные парогидротермы, а также тепло глубинных ≪сухих≫ горных пород и тепло низкопотенциальных тепловых источников, используя принцип ≪теплового насоса≫.

Заслуживают изучения такие перспективные методы, как гидрогенизация угля и битумов на месте их залегания, скважинная добыча углей воздействием на них реагентами, использование земных недр в качестве реакторов для осуществления технологических процессов, протекающих при высоких температурах и давлениях.

Дата добавления: 2014-01-04