Примерный расчет опытно-производственного участка скважинной гидродобычи россыпного золота

 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.

1. 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

1. 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

1. 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

1. 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)

1. 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

1. 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.

1. 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.

1. 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

1. Перечень оборудования (российского производства)

1. 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