Подготовлен в целях заключения договора на технологическую и техническую подготовку опытно-промышленного участка СГД на действующем месторождении в районе Бодайбо.
Россыпи не относятся к вечно-мерзлым.
- Исходные данные:
· Глубина разработки, максимум: 50 м
· Удельный вес породы: 2400–2600 кг/м³ (плотные песчано-глинистые породы)
· Насос: ЦНС 180-500
o Производительность: 180 м³/час = 0,05 м³/с
o Напор: 5 МПа (≈ 500 м вод. ст.)
· Диаметр пульпоподъемной трубы: 127 мм
· Количество гидромониторов:
o Горизонтальный (разрушение породы): 1 шт.
o Вертикальный (образование пульпы): 1 шт.
· Гидроэлеватор: кольцевой
· Водоподача: по одной трубе на гидромониторы и гидроэлеватор
- Расчет диаметра насадок гидромониторов
Формула расхода воды через насадку:
где:
· Q – расход воды (м³/с),
· μ – коэффициент расхода (≈ 0,9 для хорошо обработанных насадок),
· S – площадь сечения насадки (м²),
· H – напор (м),
· g – ускорение свободного падения (9,81 м/с²).
Общий расход насоса:
Распределение расхода:
· Гидромониторы: 70% (≈ 0,035 м³/с)
· Гидроэлеватор: 30% (≈ 0,015 м³/с)
Для одного гидромонитора (расход 0,035 м³/с):
Вывод:
· Диаметр насадок гидромониторов ≈ 22 мм
- Расчет сечения насадки кольцевого гидроэлеватора
Гидроэлеватор кольцевого типа работает на принципе эжекции пульпы.
Расход воды через гидроэлеватор:
Площадь кольцевого зазора:
где v – скорость воды (оптимально 20–30 м/с).
При v = 25 м/с
Если гидроэлеватор расположен вокруг пульпоподъемной трубы (127 мм), то:
Принимаем изначально зазор 10 мм:
Вывод:
· Зазор кольцевого гидроэлеватора ≈ 10 мм
- Диаметр водоподающей трубы
Общий расход воды: 0,05 м³/с
Скорость воды в трубе: оптимально 2–3 м/с
Вывод:
· Диаметр водоподающей трубы ≈ 160 мм (Учесть диаметр с учетом муфтовых соединений)
- Диаметр обсадной трубы и бурения скважины
Конструкция скважины:
· Водоподающая труба: 160 мм
· Пульпоподъемная труба: 127 мм
· Гидроэлеватор: кольцевой зазор 10 мм → внешний диаметр ≈ 147 мм
· Зазор на обсадную колонну: 50–100 мм
Минимальный диаметр обсадной трубы:
Диаметр бурения скважины:
Вывод:
· Диаметр обсадной трубы ≈ 200–250 мм
· Диаметр бурения скважины ≈ 250–300 мм
Итоговые параметры:
Эти параметры обеспечивают эффективную работу гидромониторно-гидроэлеваторного снаряда на глубине 50 м в плотных породах.
Расчет параметров работы гидромонитора и гидроэлеватора
- Дальность размыва пород гидромонитором
Формула струи гидромонитора:
где:
· L – дальность струи (м),
· H – напор (м вод. ст.),
· α – угол наклона струи (обычно 30–45°),
· k – коэффициент, зависящий от насадки (≈ 1,8–2,2).
При:
· H=500м,
· α=45°,
· k=2,
Дальность размыва, теориетическая (с учетом сопротивления среды и плотности породы):
· Для плотных песчано-глинистых пород – 10–20 м (эффективная зона разрушения).
Вывод:
· Дальность размыва ≈ 15–20 м (рабочая зона), из практики СГД – 3.5-6 м, максимум 8-12 м.
- Производительность гидроэлеватора по пульпе
Формула расхода пульпы:
где:
· Qводы – расход воды через гидроэлеватор (м³/ч),
· μ – коэффициент эжекции (для кольцевого гидроэлеватора 1,5–3).
При:
· Qводы = 0,015м³/с = 54м³/ч,
· μ=2 (среднее значение),
Плотность пульпы:
· При содержании твердого 10–20% (для плотных пород),
· Удельный вес пульпы: 1,2–1,4 т/м³.
Вывод:
· Гидроэлеватор откачивает ≈ 100–120 м³/ч пульпы.
- Производительность по твердой породе
Содержание твердого в пульпе:
где C – концентрация твердого (обычно 10–20% для гидроэлеваторов).
При C=15%:
Масса породы:
Вывод:
· Добыча твердой породы ≈ 15–20 м³/ч (≈ 40–50 т/ч).
Итоговые показатели:
Примечание:
· На практике производительность зависит от:
o плотности породы,
o степени размыва,
o КПД гидроэлеватора.
· Для увеличения добычи можно оптимизировать:
o диаметр насадок,
o напор воды,
o конструкцию гидроэлеватора.
Таблица примерных капитальных вложений в организацию скважинной гидродобычи россыпного золота
- Перечень оборудования (российского производства)
- Дополнительные капитальные затраты
Общие капитальные вложения
· Оборудование: 14,4 млн руб.
· Доп. затраты: 8,3 млн руб.
· Итого: ≈ 22,7 млн руб.
· При самоходно-модульном дизельном оборудовании итоговая сумма капитальных вложений увеличиться до 48,34 млн. руб.
(Цены ориентировочные, актуальны на 2024 г. для российского рынка.)
Подготовкой технологии и оборудования скважинной гидродобычи россыпного золота для конкретного участка и по конкретным горно-геологическим условиям месторождения занимается к.т.н. горный инженер, геотехнолог, гидрогеолог Н.Д.Бычек