21_geoteh._kartirovanie
advertisement
ШЕМРАЕВСКОЕ 1 МЕСТОРОЖДЕНИЕ– ЗАО «РУДНАЯ КОМПАНИЯ» УНИКАЛЬНЫЙ ОБЪЕКТ ДЛЯ СКВАЖИННОЙ ГИДРОДОБЫЧИ В соответствии с приказом Мингео СССР (1988 г.) и совместным приказом Мингео СССР и Минчермета СССР (1989 г.) на месторождении были начаты опытно-методические работы по разработке метода скважинной гидродобычи (СГД) богатых железных руд. На основе детального изучения рудного массива и выполненных опытных добычных работ были выделены геотехнологические типы руд, пригодные для СГД, и разработан технологический регламент эксплуатации месторождения. 2 ЗАО «РУДНАЯ КОМПАНИЯ» МЕСТОПОЛОЖЕНИЕ ШЕМРАЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ В Москву, 670 км 0 5 10 км Fe Fe ШЕМРАЕВСКОЕ месторождение Белгород о Л кл Щёлоково - й Озерово Казач ь е хе Те т ер и Г ки й й ки Гос тищево Новоос коч ное ви нс Кривцово ки й ЗАО «РУДНАЯ КОМПАНИЯ» М азикино Верх ний Оль шанец й г н е ль Да оо в хл Хо и ск щ ев ио сти щ вс Непх аево Новые Лозы Заяч ь е Замос ть е Алекс еевка Прох одное мн Ломово а зу Кис елево с Шопино Хрящевое Городище Афанас ово Плос кое М азикино к Ионовка Но во сл ад ов ы й Стрелица-2 Новотроевка и м п Ду бовое и Репное й Шагоровка Таврово с Соломино к Тавровск ий о Пу ляевка Николь с кое Ивановка нец До ро чк ь Ко г ол еж е Знаменка Зимовень ки Су рково М ас лова Прис тань Терновоег ол ь - .Л Нежеголь Щигоревка Шеб екино Бондаренков Неж еголь Щебекино Новая Таволжанка Козь модемь яновка Ниж.Берёзово Ржевка Логовое ец ип Белянка же Не Старовщина Крапивное Т а в о л ж а н с к ий Названия месторождений Названия участков Цепляевое 1 Чу раево е ск о ле в Шемраевское Червона Дибровка Заводцы ен ь Топлинка ий рск еве Як ов ёк Боль шетроицкое ег ол Н еж Ку пино Яблоч ково Карнау х овка Нов.Нелидовка Шемраевка Зареч ь е Зимовное Кошлаково р. С рн ый Крас ная Поляна Ку пино Титовка ве Титовка Репное ое Ус тинка Се Верх неберёзово Протопоповка Топлинка Прис тень Контуры месторождени ск Ниж. Оль шанец е Богатые железные руды Стариково К ор Условные обозначения Факавка Николь с кое Батрацкая Дач а о е с к е н Дорогобу жено Vfqc rbq Новая Деревня и й с к од о р л г Бе м з у Р а л Крас ное Цепляевое 2 Неклюдово Боровс кое МЕСТОРОЖДЕНИЕ В СТРУКТУРЕ БЕЛГОРОДСКОГО РУДНОГО РАЙОНА КМА р. Н О С е в е рн ый Петровка а Селишко Яс требово В Беловс кое и сл ов Большетроицкое Боль шое Городище р. Ближняя Игу менка Ивановка Алекс андровка р. К о М яс оедовка Стрелецкое Ивица Тюрино Ушаковка о - е в о о с к х и и н л е е к М е б Ш Белгород Пу шкарное Неч аево рен ь Зелёная Поляна Корень ий Ячнево Шеино ца е Драгу нс кое Мок рая Иви ск Шишино М елих ово ен ий в ск с ло Ви Северный Стрелецкое у мо Д.Игу менка Соколовка Ко ро ча Хох лово Петропавловка Беломес тное ШЕМРАЕВСКОЕ Пру дки Гремяч ь е Сороковка р. Р в Терновка ая е Вис лое Ерик 3 Ко ро ча ки Сажное Сажное т п нс д и Строитель вс с е о о р Быковка Ржавец 0 й ки вс ко вс ко е Смородино 0 Рождес твенка Н Крапивное Строитель Крапивенс кие Дворы Шах ово о о ю Кр а Волобу евка ч Неч аевка к и н с кий Петровс к и й н к й См Во рс у о сн ы е ь ли ал До ь в р й а т Яковлево р. ки рс ве Се Шипы Лу ч ки Г н к М е е о Ц р. Ко р ен л й к Якк и М аломих айловка Вознес еновка Белокрич ный Первомайс кий Шемраевское месторождение представлено единым линзовидным рудным телом. Его протяженность с севера на юг составляет 3,65 км; максимальная ширина – 1,65 км. 4 ШЕМРАЕВСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ СХЕМАТИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ДОКЕМБРИЯ 200 0 200 400 м 5 ШЕМРАЕВСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ ОПЫТНЫЙ УЧАСТОК РАЗМЕЩЕНИЕ СКВАЖИН 0 25 50 м ШЕМРАЕВСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ СХЕМАТИЗИРОВАННЫЙ РАЗРЕЗ ПО ПРОФИЛЮ VI ЗАО «РУДНАЯ КОМПАНИЯ» (по И.И.Романову, 1995 г.) Кровля рудной залежи располагается на глубинах 430-470 метров. Основной минерал руд - мартит (Fe2O3); второстепенные: магнетит, железная слюдка, гидрогематит, гётит, гидрогётит, шамозит. 6 ПЕРВЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СКВАЖИННЫЙ ГИДРОДОБЫЧНОЙ КОМПЛЕКС 1988 год 1. 2. 3. 4. 5. 6. Пункт управления; Гидродобычная установка; Насосная станция; Резервуар для воды; Компрессорная станция Резервная дизельная электростанция 7 8 ЗАО «РУДНАЯ КОМПАНИЯ» СХЕМА ДОБЫЧНОГО ПРОЦЕССА СГД 1.Гидродобычной установка 2. Насосы технологические 3. Компрессоры 4. Рудонакопитель 5. Рудный склад 6. Шламоотстойник 7. Насосная оборотного водоснабжения Трубопроводы: 8.- напорной воды 9.- воздушный 10.- осветленной воды 11.- пульпопровод С поверхности, в соответствии с принятой системой разработки, бурятся скважины, вскрывающие рудную залежь, в том числе рабочий (продуктивный) горизонт. В горизонт под давлением подаются рабочие агенты (экологически нейтральная вода, водно-воздушная смесь), которыми с помощью гидромониторных устройств производится размыв руд в околоскважинном пространстве и производится приготовление гидросмеси (пульпы). Последняя по колонне труб с помощью эрлифта выдается на поверхность. Далее по системе поверхностных пульпопроводов гидросмесь подается в рудоприемники, где происходит естественное осаждение и обезвоживание руды. Товарная руда перегружается на склад. 1Т 2Т 3Т 4Т 1Т 2Т 3Т 4Т 1Т 2Т 3Т 4Т 1Т 2Т 3Т 4Т В0-ПР В0-ПР В0-ПР В0-ПР О1-СР О1-СР О1-ПР О1-ПР 12-СР 12-СР 12-ПР 12-ПР МС-СР МС-СР МС-ПР МС-ПР Время работыИнтервал работы Параметры пульпы снаряд сутки 81 18 20 8 102 69 64 26 79 58 13 24 181 127 82 50 часы 754.8 196.31 183.17 65.63 965.84 1074.6 889.58 191.93 620.08 654.85 115.67 230.00 1585.9 1729.4 1024.2 421.93 до от 645 640 736 676 557 550 688 653 581 537 661 621 557 537 659 621 интервал башмакзабой №скв Горизонт Результаты СГД по горизонтам и типам руд Результаты СГД Основные показатели СГД плотностьпроизводит добыто выход всего 3 м /ч 3 м 703 59.7 177 133920 24 220 43215 676 62 215 39460 800 73 164 10751 749 36 195 188223 645 586 21.8 183 196525 45 167 148298 729 17 160 30633 670 43 183 113539 633 35 220 143877 572 43 191 22131 704 19 159 36597 640 55 190 301762 645 49 197 340396 586 68 170 173710 729 49 159 67230 670 3 кг/м 1042 1040 1016 1020 1081 1099 1039 1040 1061 1071 1012 1040 1073 1087 1034 1040 9 т/ч сутки всего т т П УП РО УРО т т/м т/сут т/сут*м 3.4 32 2593 2593 4.0 44 793 793 1.3 12 241 241 2.0 17 133 133 7.2 69 7006 7006 8.5 132 9114 9114 3.0 41 2630 2630 4.1 30 791 791 5.2 41 3235 3235 7.5 85 4904 4904 1.2 10 136 136 4.2 40 962 962 6.4 57 10241 10241 8.1 111 14018 14018 2.7 34 2766 2766 4.2 35 1753 1753 44 33 4 2 195 418 58 47 75 140 3 51 186 287 41 36 32 44 12 17 69 132 41 30 41 85 10 40 57 111 34 35 0.5 1.8 0.2 0.2 1.9 6.0 0.9 1.8 0.9 2.4 0.3 2.1 1.0 2.3 0.5 0.7 10 Достигнутые показатели СГД за определенные периоды работы Продолжительность работы, час Производительность, т/час Объем добычи, т 10 26.2 271 20 23.1 465 40 22.9 915 100 15.7 1575 11 ОПОРНЫЕ ГОРИЗОНТЫ в разрезе по профилю VI + 80 Монолиты и добытая руда 50 Изопрочности 0.1 МПа 8 Цемент %% 6 Монолиты Самоизмельчающиеся руды: - самообрушающиеся, - принудительно сдвигаемые 4 2 0 64 12 65 66 67 Железо общее %% 68 69 13 Зависимость между производительностью СГД и прочностью руд (скв. 1Т) Средние показатели по Интервал добычи, м интервалам добычи произвдипрочность, Feобщ, глубины Мощность тельность, МПа %% т/час 600.5 -616.6 16.1 5.2 2.7 66.87 621.8 -633.5 11.8 7.2 2.5 66.16 640.0 -677.9 37.9 3.4 5.2 65.74 sсж Глубина, м 0 30 Скв 15 М ( 0.1 МПа) 60 13-2 ПРОЧНОСТНОЙ РАЗРЕЗ И ПОКАЗАТЕЛИ СГД 90 550 570 590 • 610 5,2 75 0,9 630 7,2 195 1,9 3,4 44 0,5 690 Интервал гидродобычи; числа: 650 670 Скв. 15м расположена в зоне добычных работ, выполненных в скв 1Т 7,2 – производительность, т/час; 195 – удельная продуктивность, т/м; 1,9 – удельная рудоотдача, т/сутки*м 14 5 ЗАВИСИМОСТЬ ПЛОТНОСТИ ПУЛЬПЫ Плотность пульпы в зависимости от Simt и Fe ЖЕЛЕЗА ОТ СОДЕРЖАНИЙ ОБЩЕГО И ЦЕМЕНТА Цемент, % 4 3 2 1 Пробы руды из пульпы 0 60 62 64 66 Железо общее, % 68 Зависимость между прочностью руд и плотностью пульпы (скв. 1Т) Группы по σсж, МПа Количество проб Средняя прочность, МПа Средняя плотность пульпы, т/м3 <2 33 1.4 1099 2-3 104 2.5 1090 3-4 72 3.4 1073 4-5 36 4.4 1052 >5 15 6.3 1046 15 16 Зависимость производительности добычи от состава гидроксидов железа Содержание %% № скв 1Т 2Т 3Т 4Т Производи Гидрокси Минералы тельность, гидроксидов Цемент ды Fe т/час Горизонт Время, час Feобщ 12 669 67.1 2.44 10.34 гидрогетит 6.8 01 889 65.62 2.99 14.52 гидрогетит 6.3 12 654.85 67.27 2.13 11.49 гидрогетит 7.5 01 1074.56 66.55 2.86 11.97 гидрогетит 8.5 12 115.67 67.65 4.12 5.00 гидрогематит 1.2 01 889.58 60.56 3.43 4.98 гидрогематит 3 12 230 66.13 2.55 6.68 гидрогематит 3.8 01 191.93 67.32 3.5 6.58 гидрогематит 3.8 17 Цикличность процесса СГД в условиях самообрушения Циклы Обрушение "Чистая" камера Обрушение "Чистая" камера Обрушение IV "Чистая" камера III Обрушение II "Чистая" камера I Продолжительность СГД, час 37 116 105 175 62 294 55 91 Производительность, т/час 1.7 11.3 4.1 10.1 2.6 7.3 4.0 12.5 Объем добычи, т 69 1304 428 1764 163 2144 222 1131 Показатели ХАРАКТЕРИСТИКА ДОБЫТОЙ РУДЫ СГД И ПРОДУКТОВ ЕЁ ОБОГАЩЕНИЯ Продукты Добытая руда (40 тыс. тонн) 18 Содержания компонентов, %% Fe общ. Al2O3 SiO2 ппп S P2O5 67.21 0.70 1.43 1.17 0.03 0.05 магнитного 69.50 0.10 0.32 0.05 0.01 0.01 флотационного 69.60 0.11 0.18 выщелачивания 69.80 0.04 0.10 Концентраты по способам обогащения: 0.01 Стенд для испытаний гидромониторов и размыва образцов в затопленном пространстве 19 Информационно- измерительный комплекс. 20 (рабочее место оператора-исследователя) 21 Изменение динамического давления в зависимости от скорости истечения струи в затопленном пространстве. л/сек кгс/кв. см; м/сек 50 140 45 120 40 35 100 30 80 25 60 20 15 40 10 20 5 0 0 1 501 1001 Динамическое давление Скорость струи 1501 2001 Давление в магистрали Подача воды 2501 3001 3501 Замеры параметров, дискретизация 15/сек Диаметр гидромониторной насадки 20 мм. Расстояние до мишени 0,50 метра. Изменения динамического давления сгруппированы через каждый литр увеличения подачи воды. 22 Sнас/L*1000000 1000 950 900 850 800 Зависимость среднего динамического давления 750 700 (Рдин ср). от среднего давления в магистрали на входе в ствол гидромонитора (Рмаг.ср), площади сечения гидромониторной насадки и расстояния до мишени (Sнас/L*106). 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 20 40 60 80 100 Pмаг ср 120 140 160 180 кгс/кв.см точки снятых параметров струи СТЕНДОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ СИСТЕМ ГИДРОМОНИТОРНОГО ВООРУЖЕНИЯ ДОБЫЧНЫХ СНАРЯДОВ ТИПА ГАР-21 ЗАО «РУДНАЯ КОМПАНИЯ» 23 24 СТЕНДОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ СНАРЯДА ГАР-21-3 ОПЫТ ФОРМИРОВАНИЯ ПОДСЕЧНОЙ БОРОЗДЫ В ЗАТОПЛЕННОМ ПРОСТРАНСТВЕ (Диаметр образца 800 мм) Прочность образца (σсж) 3,5 МПа, расстояние до сопла гидромонитора 60 см, диаметр насадки 20 мм, кадры съемки через каждые 20 секунд размыва 25 26 Компьютерная модель и карта каверны размыва 27 ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗРУШАЕМОСТИ РУД Типичное развитие каверны размыва на значительном удалении от сопла гидромонитора. Оразец 10, прочность 2,2 МПа, расстояние до сопла гидромонитора – 1,5 м. Время размыва 40 – 100 – 220 – 240 секунд. 28 ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗРУШАЕМОСТИ РУД Компьютерные модели каверн размыва, соответствующие фотографиям Образцы эквивалентных рудам материалов, после стендовых испытаний в затопленном бассейне 29 30 Изменение гранулометрического состава разрушенного материала в зависимости от условий размыва. А – тонко- и мелкозернистый материал с дресвой; образец 12, опыт 1; прочность (σсж) 6,1 МПа; продолжительность опыта 10 секунд, глубина размыва 26 см. Б – тонко- и мелкозернистый материал с дресвой и мелкими обломками; образец 15, опыт 1; прочность (σсж) 3,3 МПа; продолжительность опыта 10 секунд, глубина размыва 29 см. В – мелкозернистый материал с дресвой и обломками до 20 см в поперечнике; образец 18, опыт 7; прочность (σсж) 3,4 МПа; продолжительность опыта 120 секунд, глубина размыва 30 см. Г –дресва и крупнообломочный материал (до 60 см в поперечнике); образец 18, опыт 8; прочность (σсж) 3,4 МПа; продолжительность опыта 120 секунд, глубина размыва 35 см. Длины стрелок для А – 5,7 м; Б – 4,5 м; В – 4 м; Г – 3,5 м. Ширина платформы 3,5 м. 31 σсж 6 Прогноз производительности гидромониторов на размыве (т/час) при создании врубовой выемки в зависимости от прочности разрушаемого материала (σсж, МПа) и среднего динамического давления (Рдин. ср, кгс/см2). Для производительности на отбойке применяется эмпирический коэффициент 2,16 5 4 3 2 1 0 0 10 20 30 40 50 Рдин. ср ШЕМРАЕВСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ 32 ИЗОКОНЦЕНТРАТЫ СОДЕРЖАНИЙ И ИЗОПРОЧНОСТИ РУД Fe (ПРОФИЛЬ VI+80) SiO2 Прочность 33 ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТИПЫ БОГАТЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД Промышленные Перспективные Не перспективные Самоизмельчающиеся Предварительно разуплотняемые в массиве (РР) Каменистые (КР) Подвергнутые умеренной гипергенной цементации (шамозитизации, карбонатизации,); цемент контактово-поровый, пористость менее 35%; мелкои неравномернозернистые; гидрогематит-мартитовые и железнослюдково- мартитовые; верхняя граница по прочности (ориентировочно): sсж до 7 МПа, C до 1,8 МПа. Обрушение и измельчение возможно после предварительного разуплотнения в массиве. Сцементированные, цемент (карбонаты, шамозит, минералы свободного глинозема) преимущественно поровый; пористость менее 20%; сидерит-мартитовые, шамозит-мартитовые и др.; прочность выше 7 МПа, C больше 1,8 МПа. При сдвижении (обрушении) образуется устойчивый обломочный материал. Извлечение невозможно без физико-химического разуплотнения. Самобрушающиеся (СР) Принудительно сдвигаемые (ПР) Субраздельнозернистые в зонах гипергенного разуплотнения, с очень слабым контактовым цементом, пористость более 40%; мелко- и тонкозернистые; гидрогетитмартитовые, реже мартитовые; прочность (sсж) до 1 МПа, сцепление (C) до 0,3 МПа. Обрушение происходит без специальных воздействий, под влиянием гидродинамических процессов, связанных с пульпоприготовлением и откачкой пульпы. Слабо литифицированные без наложения вторичной минерализации; со слабым в основном контактовым шамозит-каолинитовым цементом (до3-4%), пористость более 30%; мелкозернистые; мартитовые и гидрогематит-мартитовые; sсж до 5 МПа, C до 1,5 МПа. Обрушение возможно при гидромониторном и других физических воздействиях на стенки камер. 34 ШЕМРАЕВСКОЕ МЕСТОРОЖДЕННИЕ ГЕОЛОГО-ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАЗРЕЗЫ ПР VI+50 ПР VI+80 ПР VI+105 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1.- известняки; 2.- переотложенные руды; 3.- гидроокисные руды; 4.железистые кварциты; 5-6.внутрирудные сланцы; 7.-9.геотехнологические типы мартитовых богатых железных руд: 7.- СР, 8.ПР, 9.- РР+КР; 10.- разрывные нарушения. 10 35 ШЕМРАЕВСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ ПРОДОЛЬНЫЙ РАЗРЕЗ Вверху – разрез по линии скважин 3910-392120м-3909 Слева – деталь (вырезка) по центральной части 36 Опытный участок СГД Блочная модель размещения геотехнологических типов руд Сечения по горизонтам: 1 – (-420 м); 2 – (-460 м); 3 – (-500 м). Координатная сеть 50х50 метров. 37 ШЕМРАЕВСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ ОПЫТНЫЙ УЧАСТОК ПРОЗРАЧНАЯ БЛОЧНАЯ МОДЕЛЬ Слева - вид с юга; Вверху - вид сверху. Черным цветом выделяются руды типа СР План изомощностей руд геотехнологических типов СР+ПР 38 3919 3922 3918 1650 3915 VI+400 3920 1550 1450 20M 27H 1350 12H 21M 11M 6M 791 3T 2M 13M 9M 4H 8H 1T 15M 6H 2H 5H 1M 23M 22M 1H 3M 11H 2T Мощность руд, м 4T 3H 16H 8M VI+105 10H VI+80 7M 12M VI+50 9H 747 VI+30 10M 1250 854 1050 1150 1250 1350 1450 VI 1550 1650 1750 120 115 110 105 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 План изомощностей рабочего горизонта Масштаб 1: 2000 39 План изопродуктивности рабочего горизонта Масштаб 1: 2000 40 41 ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАПАСОВ богатых железных руд Шемраевского месторождения Объекты Категория запасов Запасы, тыс.т Содержание компонентов, %% Feобщ Al2O3 SiO2 ппп S P2O5 419062 63,59 1,51 3,88 2,64 0,07 0,09 221098 65,57 0,99 2,81 1,63 0,04 С2 617621 63,16 1,51 4,18 2,76 0,07 0,1 (авторский подсчет) 38822 66,93 0,59 1,87 1,30 0,03 0,05 В+С1 МЕСТОРОЖДЕНИЕ, всего по данным предварительной разведки, И.И. Романов и др., 1995 В том числе: ПЕРВООЧЕРЕДНОЙ УЧАСТОК Руды в рабочем горизонте, пригодные для СГД (Прот. НТС ЦРГЦ , № 112, 06.10.95 г) В т. ч. Рыхлые (авторский подсчет)
