Основные месторождения янтаря в Польше и пример их скважинной гидродобычи (СГД)

 В Польше находятся одни из крупнейших в мире месторождений янтаря (бурштита), сосредоточенные преимущественно на побережье Балтийского моря. Основные месторождения связаны с эоценовыми отложениями Гданьского янтароносного бассейна.

Основные месторождения янтаря в Польше

Хлаповско-Самбийский район является главным месторождением янтаря в Польше.

Характеристики месторождения:

• Разведанные запасы: 643 тыс. тонн янтаря
• Глубина залегания: от 67 до 132 метров (в среднем 120 метров)
• Мощность янтароносного пласта: 17 метров
• Содержание янтаря: 540 г/м³
• Способ разработки: шахтный метод

Дельта Вислы представляет собой важное месторождение:

• Площадь месторождения: 200 кв. км
• Мощность слоя: 5 метров
• Тип янтаря: «морской» янтарь
• Добыча: до 120 тонн в год (рекорд 1972 года)
• Метод добычи: гидравлический

Парчевское месторождение (около Люблина):

• Содержание янтаря: 57 г/м³
• Запасы: незначительные

Дополнительные сведения

Современное состояние добычи:

• Ежегодная потребность Польши в янтаре: 200 тонн
• Собственная добыча: около 30 тонн (15% от потребности)
• Остальной янтарь импортируется

Особенности разработки:

• Хлаповско-Самбийское месторождение в настоящее время не разрабатывается из-за нерентабельности шахтного способа добычи
• В дельте Вислы добыча ограничена экологическими требованиями ЕС
• Значительная часть янтаря в дельте Вислы добывается нелегально из-за высоких затрат на получение лицензий и рекультивацию

Поверхностная добыча:

• На побережье Балтийского моря ежегодно собирается около 4 тонн янтаря
• Добыча ведется от Вислинской косы до границы с Германией

Гданьское месторождение (Złoże Gdańsk)

o Расположение: Гданьск и окрестности (Поморское воеводство).

o Запасы: Около 12 000 тонн (оценка).

o Глубина залегания: 20–60 м.

o Мощность вскрышных пород: 10–40 м (пески, глины, четвертичные отложения).

o Мощность янтароносного слоя: 1–5 м (голубые глины).

o Характеристика продуктивного слоя: Глины с прослоями песков, содержат янтарь в виде конкреций.

o Обводненность: Высокая, требует водоотлива.

Янтарный рудник в Пальмниках (Kopalnia w Palmnikach)

o Расположение: Около г. Стегна (недалеко от Гданьска).

o Запасы: Около 5 000 тонн.

o Глубина залегания: 15–50 м.

o Мощность вскрышных пород: 10–30 м.

o Мощность янтароносного слоя: 1–4 м (голубые глины).

o Обводненность: Средняя, требует дренажа.

Хельская коса (Mierzeja Helska)

o Расположение: Полуостров Хель.

o Запасы: Небольшие, но периодически вымываются штормами.

o Глубина залегания: 0–10 м (прибрежные отложения).

o Мощность вскрышных пород: 1–5 м (пески).

o Мощность янтароносного слоя: 0,5–2 м.

o Обводненность: Высокая (морская эрозия).

Любушское месторождение (Złoże Lubusz)

o Расположение: Западная Польша (Любушское воеводство).

o Запасы: Около 1 000 тонн.

o Глубина залегания: 10–30 м.

o Мощность вскрышных пород: 5–20 м.

o Мощность янтароносного слоя: 0,5–3 м (глины и пески).

o Обводненность: Средняя.

Общие характеристики польских месторождений янтаря

· Геологический возраст: Эоцен (~40 млн лет).

· Продуктивный слой: Голубые глины ("бурштиноносная глина") с прослоями песков.

· Содержание янтаря: 0,1–5 кг/м³.

· Добыча: Открытым и подземным способами, а также сбор на побережье после штормов.

Польша – один из мировых лидеров по добыче янтаря, а Гданьск считается "янтарной столицей". Основная добыча ведется в Поморье, где сосредоточены крупнейшие запасы.

Современные технические средства добычи янтаря позволяют вести разработку месторождений с помощью скважинной гидродобычи (СГД). В качестве горной выработки, вскрывающей янтароносной слой служит технологическая скважина, в качестве механизма разрушения пород продуктивного слоя – скважинный высоконапорный гидромонитор, в качестве оборудования извлечения янтаря на поверхность – насос Гейзера или другие скважинные снаряды (эрлифт, гидроэлеватор, др.).

• Наиболее экономически и технологически целесообразная добыча может быть осуществлена с помощью СГД с глубин 17-25 м при содержании янтаря от 400 г/м3 и производительности от 130-150 м3/ч пульпы плотностью 1.25 т/м³ (вода + порода)

Параметры насоса Гейзера для производительности 130 м³/час

Для достижения производительности 130 м³/час (≈36 л/с) необходимы следующие параметры (примерный расчет базовой модели):

1. Объем внешнего купола: около 110-120 литров
2. Диаметр купола: не менее 400 мм
3. Длина купола: около 1 метра
4. Внутренний купол: 20-25% от объема внешнего (≈25-30 литров)
5. Давление компрессора: 0,7-0,8 МПа
6. Подача воздуха: 2,5-3 м³/мин
7. Диаметр изливной трубы: 120 мм

Необходимое оборудование

• Компрессор: производительностью 2,5-3 м³/мин
• Рабочее давление: до 0,9 МПа
• Мощность привода: около 15 кВт
• КПД системы: до 80%

При данных параметрах насос сможет обеспечить стабильную работу с производительностью 130 м³/час при указанных глубинах.

Основные параметры насоса Гейзера

Диаметр бурения скважины:

• Определяется исходя из диаметра внешнего купола + необходимый зазор
• Рекомендуемый диаметр бурения: 450-500 мм

Внешний купол:

• Диаметр: 400 мм
• Длина: 955 мм (около 1 метра)
• Объем: 110 л

Внутренний купол:

• Диаметр: 270 мм
• Длина: 550 мм
• Объем: 26 л (24% от объема внешнего купола)

Клапанная система:

• Диаметр входного отверстия-клапана в изливной трубе: 70 мм
• Расположение клапана: на расстоянии примерно 1/3 от днища внутреннего купола

Трубопроводы:

• Диаметр воздухоподающей трубы: 50 мм
• Диаметр изливной трубы: 120 мм

Дополнительные элементы:

• В конструкции насоса достаточно одного основного отверстия-клапана в изливной трубе
• Специальных дополнительных клапанов не требуется, так как система работает за счет перепада давления и естественного перекрытия потока при опускании пульпы

Важные замечания:

• Необходимо обеспечить герметичность соединения куполов
• Требуется установка защитной фильтрационной сетки на входе в изливную трубу
• Воздухоподающая магистраль должна иметь возможность регулировки давления (0.6-0.8 МПа)

Конструктивные параметры насоса Гейзера

Расположение куполов:

• Расстояние между верхом внешнего купола (Ø400 мм, L= 955 мм) и верхом внутреннего купола (Ø270 мм, L= 550 мм) должно обеспечивать корректную работу системы
• Рекомендуемое расположение: внутренний купол устанавливается на расстоянии примерно 200-250 мм от верха внешнего купола

Дополнительные параметры конструкции:

• Диаметр клапана в изливной трубе: 70 мм
• Расстояние от днища внутреннего купола до клапана: 1/3 от высоты внутреннего купола (~180 мм)
• Диаметр воздухоподающей трубы: 50 мм
• Диаметр изливной трубы: 120 мм

Система клапанов:

• Основной клапан в изливной трубе (диаметр 70 мм)
• Дополнительные клапаны не требуются благодаря:
  • Естественному перекрытию потока при опускании пульпы
  • Работе системы на перепаде давления

Важные конструктивные особенности:

• Необходимо обеспечить герметичность соединения куполов
• Требуется установка фильтрационной сетки на входе в изливную трубу
• Воздухоподающая магистраль должна иметь возможность регулировки давления (0.6-0.8 МПа)
• Между куполами должно быть достаточно пространства для корректной работы механизма

Рекомендации по монтажу:

• Обеспечить точное позиционирование куполов относительно друг друга
• Проверить герметичность всех соединений перед запуском
• Установить контрольные точки для измерения давления в системе

Расчет расстояния между всасом и внешним куполом

Обоснование параметров

1. При таком расстоянии обеспечивается:

• Правильный гидродинамический режим работы
• Эффективное заполнение купола
• Стабильное открытие/закрытие клапана
• Предотвращение преждевременного перекрытия потока

2. Конструктивные особенности:

• Диаметр изливной трубы: 120 мм
• Диаметр внешнего купола: 400 мм
• Длина внешнего купола: 955 мм

Дополнительные рекомендации

• Необходимо обеспечить свободное пространство между изливной трубой и куполом для:
  • Нормального движения пульпы
  • Корректной работы клапанного механизма
  • Предотвращения завихрений
• При монтаже следует учитывать:
  • Горизонтальное расположение купола
  • Точное позиционирование относительно изливной трубы
  • Возможность регулировки положения при пусконаладке
• Важно проверить:
  • Герметичность соединений
  • Свободное перемещение всех подвижных элементов
  • Правильность установки клапанного механизма

На основании анализа конструкции насоса Гейзера рекомендуемое расстояние между нижней точкой изливной трубы и днищем внешнего купола должно составлять:

• Минимальное расстояние: 200-250 мм
• Оптимальное расстояние: 300-350 мм

Обоснование требуемых параметров

1. При таком расстоянии обеспечивается:

• Эффективное заполнение купола пульпой
• Правильный гидродинамический режим работы
• Надежное закрытие клапана при опускании
• Предотвращение завихрений при заполнении

2. Конструктивные особенности:

• Диаметр изливной трубы: 120 мм
• Диаметр внешнего купола: 400 мм
• Длина внешнего купола: 955 мм

Дополнительные рекомендации

• Необходимо обеспечить свободное пространство для:
  • Нормального движения пульпы
  • Корректной работы механизма заполнения
  • Предотвращения засорения
• При монтаже учитывать:
  • Вертикальность установки всех элементов
  • Точное позиционирование купола относительно трубы
  • Возможность регулировки положения при настройке
• Важно проверить:
  • Герметичность соединений
  • Свободное перемещение подвижных частей
  • Правильность установки клапанного механизма
  • Отсутствие перекосов конструкции

Расчет скважинного гидромонитора для разработки песчано-глауконитовых янтароносных пород

Исходные данные:

· Глубина залегания: 24.5 м (максимальное значение по месторождению)

· Производительность пульпы: 150 м³/ч (принимаем максимальной)

· Плотность пульпы: 1.25 т/м³ (вода + порода)

· Плотность породы: 2.2 т/м³

· Содержание твердого: 30% (45 м³/ч или 99 т/ч)

· Прочность породы на размывное разрушение: 4 МПа

1. Расчет параметров гидромонитора

1.1. Диаметр водоподающей трубы

Цель: Обеспечить расход воды 90 м³/ч (60% от объема пульпы) при скорости 2.5 м/с.
Формула:

Подстановка:

· Q = 90 м3/ч = 0.025 м3/с

· v = 2. 5м/с

Результат:

Стандартный диаметр: Ø125 мм (труба 5″ ПНД или стальная).

1.2. Диаметр насадки гидромонитора

Цель: Создать струю с давлением 5 МПа и скоростью 60 м/с для эффективного разрушения породы.
Формула:

Подстановка:

· Q = 0.025 м3/с

· vн = 60 м/с

Результат:

Рекомендуемый диаметр: Ø20 мм (регулируемое сопло из карбида вольфрама).

1.3. Производительность и напор насоса

Расчетные параметры:

1. Потери в трубе (24.5 м, Ø125 мм):

3. Рабочее давление на забое: 5 МПа

4. Общий требуемый напор:

Требования к насосу:

· Производительность: 90 м³/ч

· Напор: 560 м (5.5 МПа)

· Мощность: ~200 кВт

2. Подбор российского насоса

Модель: ЦНС 90-1900 (производство ОАО «Ливгидромаш»)

· Характеристики:

o Производительность: 90 м³/ч

o Напор: 600 м (6 МПа)

o Мощность: 220 кВт

o Материал проточной части: сталь 20Х13

· Преимущества:

o Работа с абразивными средами

o Возможность каскадного подключения

3. Конструкция гидромонитора

3.1. Основные элементы

3.2. Режимы работы

· Давление на выходе: 5–5.5 МПа

· Расход воды: 90 м³/ч

· Угол атаки струи: 75–90° к забою

4. Расчет радиуса размыва

Формула:

Подстановка:

· P = 5 МПа

· Q = 0.025 м3/с

· σ = 4 МПа

· k = 0.15 (для необводненных пород)

· t = 300 с (5 мин обработки)

Результат:

5. Сводная таблица параметров

6. Рекомендации

1. Для повышения эффективности:

o Добавить 0.1% ПАВ (например, сульфонол) для снижения прочности породы.

o Использовать вращающееся сопло для равномерного размыва.

2. Контроль:

o Датчики давления на выходе насоса.

o Гидролокатор для мониторинга радиуса камеры.

3. Безопасность:

o Предохранительный клапан на 6 МПа.

o Регулярная проверка износа сопла.

Итог: Система обеспечит производительность 150 м³/ч пульпы с содержанием янтаря до 1.5%. Для непрерывной работы рекомендуется 2 насоса (1 рабочий + 1 резервный).

Расчет объема добычи из цилиндрической камеры

1. Исходные данные:

· Радиус размыва (R): 2.5 м (из предыдущего расчета гидромонитора)

· Высота камеры (H): 5 м

· Форма камеры: Цилиндр

2. Формула объема цилиндра:

3. Подстановка значений:

4. Корректировка на коэффициент разрыхления:

· Песчано-глауконитовая порода имеет коэффициент разрыхления 1.3 (увеличение объема при разрушении).

· Фактический объем добытой породы:

5. Связь с производительностью гидромонитора

· Производительность гидромонитора: 45 м³/ч твердой породы (из расчета 30% от 150 м³/ч пульпы).

· Время отработки камеры:

6. Параметры камеры и добычи

7. Рекомендации

1. Для увеличения объема добычи:

o Увеличить время воздействия гидромонитора (радиус размыва возрастет до 3–3.5 м).

o Добавить реагенты-разрыхлители (например, полиакриламид).

2. Контроль устойчивости:

o Мониторинг стенок камеры во избежание обрушения.

o Использовать перфорированные обсадные трубы для укрепления.

3. Оптимизация для янтаря:

o Снизить скорость потока до 1.5–2 м/с для сохранения крупных зерен.

o Установить уловители на изливной трубе.

Из одной цилиндрической камеры размером Ø5×5 м теоретически можно добыть 127.5 м³ породы за 2.8 часа работы гидромонитора. Учитывая отсутствие навыков работников участка СГД и сложные обводненные горно-геологические условия месторождения янтаря обычная добыча янтаровмещающих пород может равняться 63.75 м3/камера. Для промышленной добычи рекомендуется параллельная разработка 3–4 камер с поочередной отработкой.

Технико-экономическое обоснование (ТЭО) скважинной гидродобычи (СГД) янтаря в Польше

1. Исходные параметры:

· Содержание янтаря: 400 г/м³

· Объем добычи из одной скважины: 50% от 127.5 м³ = 63.75 м³/камеру

· Время отработки камеры: 2 ч 50 мин ≈ 2.83 ч

· Время бурения и подготовки: 4 ч

· Цикл на 1 скважину: 6.83 ч

· Режим работы: 2 смены × 12 ч = 24 ч/сутки

· Количество рабочих в смену: 4 чел.

· Зарплата: 3200 €/мес на человека

· Стоимость оборудования: 1 120 000 €

· Стоимость топлива: 1.42 €/л (дизель)

· Цена янтаря-сырца: 380 €/кг

· Налоги в Польше:

o НДС: 23% от выручки

o Налог на прибыль: 19%

o Плата за недра: 5% от выручки

· Прочие расходы:

o Неучтенные: 10 000 €

o Документация и надзор: 40 000 €

2. Расчет добычи и выручки

2.1. Производительность:

· За 1 цикл (6.83 ч):

o Добыча породы: 63.75 м³

o Янтарь: 63.75 м³ × 400 г/м³ = 25.5 кг

· В сутки (3.5 цикла): 25.5 кг × 3.5 = 89.25 кг/сутки

· В месяц (25 рабочих дней): 89.25 × 25 = 2 231 кг

2.2. Выручка:

· Месячная выручка: 2 231 кг × 380 €/кг = 847 780 €

3. Затраты

3.1. Капитальные расходы (CapEx):

· Оборудование: 1 120 000 € (амортизация 5 лет → 18 667 €/мес)

3.2. Операционные расходы (OpEx):

1. Топливо:

o Насос + компрессор: 110 л/ч × 24 ч × 1.42 € = 3 749 €/сутки → 93 725 €/мес

o Бурение: 32 л/ч × 4 ч × 3.5 циклов × 1.42 € = 636 €/сутки → 15 900 €/мес

o Итого: 109 625 €/мес

2. Зарплата:

o 4 чел × 2 смены × 3200 € = 25 600 €/мес

3. Налоги и платежи:

o НДС (23% от выручки): 847 780 × 23% = 194 989 €/мес

o Налог на прибыль (19% от прибыли до налогообложения):

§ Прибыль до налогов: 847 780 – (109 625 + 25 600 + 18 667) = 693 888 €

§ Налог: 693 888 × 19% = 131 839 €/мес

o Плата за недра (5% от выручки): 847 780 × 5% = 42 389 €/мес

o Итого: 369 217 €/мес

4. Прочие расходы:

o Неучтенные: 10 000 € (единоразово)

o Документация: 40 000 € (единоразово)

4. Финансовые показатели

5. Анализ окупаемости

1. Срок окупаемости:

2. Рентабельность:

o Рентабельность по чистой прибыли:

3. Критические факторы:

o Цена янтаря: снижение до 300 €/кг уменьшит прибыль до 98 000 €/мес.

o Расход топлива: рост до 1.6 €/л увеличит затраты на 15%.

6. Вывод

Проект высокорентабелен благодаря:

1. Высокой цене на янтарь (380 €/кг).

2. Оптимизированным затратам на топливо (1.42 €/л).

3. Эффективному налоговому планированию.

Рекомендации:

· Увеличить объем добычи до 70% от расчетного (89.25 м³/цикл) для роста прибыли до 250 000 €/мес.

· Инвестировать в геологоразведку для поиска участков с содержанием >500 г/м³.

Проект окупится за 6 месяцев и будет приносить ~193 000 €/мес чистой прибыли.

Учитывая низкую себестоимость добычи янтаря по отношению к открытой или подземной разработке, метод СГД позволит возобновить добычу на главном месторождении Польши - залежи Хлаповско-Самбийского района с содержанием 540 г/м3 породы. При грамотном проектном обосновании и предварительной отработке технологии СГД на опытно-промышленном участке можно достичь высокой рентабельности производства и вовлечь в эксплуатацию брошенные после подземной добычи янтароносные территории с высоким содержанием полезного ископаемого.

Заказать расчет параметров скважинной гидродобычи янтаря (СГД) для конкретных горно-геологических условий разработки и приобрести технологический регламент с спецификацией оборудования можно связавшись с к.т.н. горным инженером, геотехнологом Николаем Бычеком.

Прочитать и скачать статью в формате PDF можно по ссылке на нашем файле в канале на ВК​