Способ подземного выщелачивания металлов из месторождений с ярусным залеганием рудных залежей

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН затем после прошествия времени Тэ 1 на втором этапе верхний ярус изолируют и переходят к отработке нижнего яруса до проектной величины п при этом время отработки всего блока из двух ярусов определяют по формуле 1 1 б(э 1 ) где- оптимальный радиус ячейки, м п - плотность пород продуктивного горизонта,т/м 3 п - параметр, отношение жидкого к твердому(ЖТ) п - параметр, отношение скорости выщелачивания металла к скорости фильтрации раствора Кф 1 и Кф 2 - средние значения коэффициентов фильтрации рудных тел верхнего и нижнего ярусов,м/сут зс параметр отношения числа - закачных к числу- откачных скважин в блоке- напор (компрессия) на закачной скважине, м- депрессия на откачной скважине, м- радиус скважины, м- мощность продуктивного горизонта, м э 1 - эффективная мощность верхнего яруса, м- дебит откачных скважин, м 3 б - площадь отрабатываемого блока, м 2- среднее значение коэффициента пористости продуктивного пласта.(72) Язиков Виктор Григорьевич Рогов Евгений Иванович Дуйсебаев Бауржан Оразович Рогов Андрей Евгеньевич Кайпбаев Дюсетай Иванин Евгений Филатович(73) Акционерное общество Национальная атомная компания Казатомпром, Товарищество с ограниченной ответственностью Институт высоких технолгий(54) СПОСОБ ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ЯРУСНЫМ ЗАЛЕГАНИЕМ РУДНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ(57) Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для добычи металлов из инфильтрационных пластовых месторождений методом подземного скважинного выщелачивания при ярусном залегании рудных тел в продуктивном горизонте. Техническим результатом изобретения является сокращение срока отработки рудной залежи. Это достигается тем, что в известном способе подземного выщелачивания металлов из месторождений с ярусным залеганием рудных залежей в одном продуктивном горизонте, включающем вскрытие рудных тел системой закачных-откачных скважин и поэтапную отработку ярусов, согласно изобретению, отработку ведут сверху вниз в два этапа- на первом этапе отрабатывают верхний ярус до проектной величины коэффициента извлечения металлап с фильтрацией (перетоком) части продуктивного раствора в нижний ярус при этом продолжительность отработки верхнего яруса определяют по формуле 15429 Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для добычи металлов из инфильтрационных пластовых месторождений методом подземного скважинного выщелачивания при ярусном залегании рудных тел в одном продуктивном горизонте. Известен способ отработки месторождений с ярусным залеганием рудных тел, когда в отработку вовлекаются все рудные тела одновременно через одну сеть технологических скважин (Комплексы подземного выщелачивания. Под ред. Кедровского О.Л, М. Недра, 1992, с. 115). Недостатками данной системы отработки являются неравномерное извлечение металла из каждого рудного тела и различные сроки их эксплуатации,что отрицательно сказывается на экономических показателях производства в целом. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ подземного выщелачивания металлов из инфильтрационных пластовых месторождений с двухярусным залеганием рудных залежей в одном продуктивном горизонте, включающий вскрытие рудных тел системой закачных-откачных скважин и отработку их снизу вверх в три последовательных этапа. По данному способу на первом этапе отрабатывают нижний ярус до оптимальной величины коэффициента извлечения металла, на втором этапе отрабатывают верхний ярус до проектного значения коэффициента извлечения и на третьем этапе дорабатывается нижний ярус до полной отработки рудного тела. Продолжительность каждого этапа определяют по расчетной формуле как функцию оптимального радиуса ячейки, плотности пород продуктивного горизонта, коэффициента извлечения металла, напора на скважин, коэффициента фильтрации рудного пласта и т. д. (предварительный патент 13339, кл. Е 21 В 43/28, 2002). Основным недостатком этого технического решения является то, что при разработке рудных залежей в три этапа значительно увеличивается продол-жительность отработки и соответственно повышаются эксплуатационные затраты. Задачей изобретения является создание способа подземного выщелачивания металлов из месторождений с ярусным залеганием рудных залежей, позволяющий сократить сроки отработки рудной залежи и снизить эксплуатационные затраты. Техническим результатом изобретения является сокращение срока отработки рудной залежи. Это достигается тем, что в известном способе,включающем вскрытие рудных тел системой закачных-откачных скважин и поэтапную отработку ярусов, согласно изобретению, отработку ведут сверху вниз в два этапа- на первом этапе отрабатывают верхний ярус до проектной величины коэффициента извлечения металла п с фильтрацией (перетоком) части продуктивного раствора в нижний ярус при этом продолжительность отработки верхнего яруса определяют по формуле 2- после прошествия времени Тэ 1 на втором этапе верхний ярус изолируют и переходят к отработке нижнего яруса до проектной величины - п при этом время отработки всего блока из двух ярусов определяют по формуле 1 1 б(э 1 )- плотность пород продуктивного горизонта,т/м 3- параметр, отношение скорости выщелачи вания металла к скорости фильтрации раствораф 1 иф 2 - средние значения коэффициентов фильтрации рудных тел верхнего и нижнего ярусов,м/сут зс параметр отношения числа - закачных к числу- откачных скважин в блоке- напор (компрессия) на закачной скважине,м- депрессия на откачной скважине, м- радиус скважины, м- мощность продуктивного горизонта, мэ 1 - эффективная мощность верхнего яруса, м- дебит откачных скважин, м 3 б - площадь отрабатываемого блока, м 2- среднее значение коэффициента пористости продуктивного пласта. Технический результат достигается за счет изменения порядка и уменьшения количества этапов отработки ярусно залегающих рудных тел, т.е. отработку рудных тел ведут сверху вниз в два последовательных этапа. Предлагаемое техническое решение двухэтапной отработки ярусов из одной системы технологических скважин поясняется принципиальной схемой разработки рудных тел, представленной на чертеже,где 1 - фильтровые колонны, 2 - закачные скважины,3 - откачная скважина, 4 - водоупоры, 5 - перегородки, 6 - верхний ярус, 7 - нижний ярус. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. На первом этапе через закачные скважины 2 под напором подаются выщелачивающие растворы (ВР) в верхний ярус рудного тела при изолированных 15429 фильтровых колоннах 1 нижнего яруса 7. Причем подача ВР производится с некоторым избытком, с учетом объема фильтрации их в нижний ярус. Откачка продуктивных растворов (ПР) через откачные скважины 3 осуществляется также при изоляции фильтровых колонн. По истечении расчетного времени отработки изолируют верхние фильтровые колонны закачных и откачных скважин, снимают изолирующие перегородки 5 с фильтровых колонн нижнего яруса и приступают к отработке рудного тела нижнего яруса, путем подачи ВР через закачные 2 скважины и откачку ПР через откачные скважины 3. В таком режиме продолжают работать до достижения проектного извлечения металлов из нижнего яруса. Первым этапом отрабатывают верхний ярус до проектной величины извлечения металлов (п) с фильтрацией (перетоком) части продуктивного раствора в нижний ярус. Причем, отработку верхнего яруса ведут с дебалансом в сторону закачиваемых выщелачивающих растворов на величину суточного перетока (фильтрации) в нижний ярус. Определим время, необходимое для отработки верхнего яруса 6 в блоке до проектной величины коэффициента извлечения - п без учета фильтрации части раствора в нижний ярус по формуле- плотность пород продуктивного горизонта,т/м 3- параметр, отношение скорости выщелачи вания металла к скорости фильтрации раствораф 1 - средние значения коэффициента фильтрации рудных тел верхнего и нижнего ярусов, м/сут зс параметр отношения числа - закачных к числу зс - откачных скважин в блоке- напор (компрессия) на закачной скважине,м- депрессия на откачной скважине, м- радиус скважины, м Суммарный суточный дебит зс закачных скважин по блоку составит где К 1 - коэффициент фильтрации прифильтровой зоны скважины (м/сут) радиусом 1, м. За время отработки верхнего яруса Тэ 1 часть продуктивного раствора перетечет под действием сил гравитации в нижний ярус с мощностью М-Мэ 1,где М - мощность продуктивного горизонта, м. Мэ 1 - мощность верхнего рудного тела, м. При этом количество раствора, профильтровавшегося в нижние слои продуктивной залежи, выразится пр б(М-Мэ 1) К п , м 3 К п - среднее значение коэффициента пористости продуктивного пласта. Поскольку в растворе п будет содержаться определенное количество металла, то сроки отработки верхнего яруса должны быть уменьшены на величину АТЭ, пропорциональную общему количеству продуктивного раствора пр. Общее количество продуктивного раствора за все время отработки составляет(5) пр осос Тэ 1, м 3 где- дебит откачных скважин, м 3. Откуда получим после преобразований величину АТЭ в виде Т Таким образом, необходимый срок отработки верхнего яруса составит Тэ 1 Тэ 1 После прошествия времени Тэ 1 фильтровые колонны скважин верхнего яруса изолируют и переходят к отработке нижнего яруса, т.к. за это время уже произошло полное закисление нижнего яруса выщелачивающими растворами, профильтровавшегося в нижние слои. Время отработки нижнего яруса составит где Кф 2 - среднее значение коэффициента фильтрации нижнего яруса рудного горизонта, м/сут. Общее время отработки блока по предлагаемой схеме составит ТэТэ 1 Тэ 1 Или после подстановки в (9), (1) и (8) получим 15429 Для проверки осуществимости предлагаемого технического решения были проведены сравнительные опытно-промышленные испытания различных способов отработки рудной залежи из двух ярусов, результаты которых приведены в таблице. Таблица 1 Коэффициент извлечения металла 0,90 Как видно из таблицы при двухэтапной отработке рудной залежи из двух ярусов по предлагаемому способу примерно на 20 сокращается время отработки рудных тел. Для иллюстрации эффективности предлагаемых решений приводим необходимые расчеты по проектируемому к эксплуатации блоку одного из место рождений Южного Казахстана. Исходные данные для расчета- 50 м п 1,7 т/м 31,5 Кф 16,2 м/сут 3,0 н 73,0 м 5 м 0,08 м 0,45 п 0,9 К п 0,28 Мэ 110 м М 2 - 15 м расстояние по вертикали между ярусами Мэ 212 м Кф 28,2 м/сут С 10,67 к 0 б 58103 м 2 площадь блока. Первый вариант (прототип). Время отработки нижнего яруса до проектной величины коэффициента извлечения металла - п 0,9 Тэ 1 Следовательно, период для отработки нижнего яруса до величины о 0,76 будет Тэ 1 Время отработки верхнего яруса до проектной величины п 0,9 составит Тэ 2 Время доработки нижнего яруса с учетом перетекания растворов из верхнего яруса составит Тэд 63553699 сут. Суммарное время отработки двух ярусов из одной системы скважин составит ТэТэ Тэ 2 Тэд 53683899 1473 сут. Второй вариант (предлагаемый способ). Определим время отработки верхнего яруса до проектной величины коэффициента извлечения п 0,9 Тэ 1 сут Время Тэ 1 находим по формуле (7) Тэ 1838314524 сут. Время отработки нижнего яруса вычисляем по формуле (8) Тэ 2 Общее время отработки блока составит Тэ 5246371158 сут. Таким образом, время отработки проектируемого блока по предлагаемому способу сокращается на 1473 - 1158315 суток. Сравним экономически два варианта. Определяем затраты на сооружение скважин.скв 5810 3 9 Число откачных скважин ос 6,510 3 число закачных скважин зсос 3927 Затраты на сооружение скважин С 29,5 /м. Общее число скважин 36 при глубине скважин Н 1250 м и Н 2275 м. Стоимость сооружения скважин по прототипу 13629,5(250275)557 500 США. По данным практики эксплуатационные затраты по месторождению составляет Сэ 939 /сут 214739391 383 147 США. Суммарные затраты составят 55750013831471 940 647 США. Второй вариант отработки блока по изобретению в два этапа 13629,5275292050 США 211589391 087 367 США. Суммарные затраты по варианту 29205010873671 379 412 США. Предлагаемый способ обеспечит прямую экономию по эксплуатационным затратам в сумме 15429 Э 1940647 - 1379412561 235 США. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ подземного выщелачивания металлов из месторождений с ярусным залеганием рудных залежей, включающий вскрытие рудных тел системой закачных-откачных скважин и поэтапную отработку ярусов, отличающийся тем, что отработку ведут сверху вниз в два этапа- на первом этапе отрабатывают верхний ярус до проектной величины коэффициента извлечения металлас фильтрацией части продуктивного раствора в нижний ярус, при этом продолжительность отработки верхнего яруса определяют по формуле 152 затем после прошествия времени Тэ 1 на втором этапе верхний ярус изолируют и переходят к отработке нижнего яруса до проектной величины -при этом время отработки всего блока из двух ярусов определяют по формуле 1 1- плотность пород продуктивного горизонта,т/м 3- параметр, отношение скорости выщелачи вания металла к скорости фильтрации раствораф 1 иф 2 - средние значения коэффициентов фильтрации рудных тел верхнего и нижнего ярусов,м/сут зс параметр отношения чисел - закачных к числу - откачных скважин в блоке- напор (компрессия) на закачной скважине,м- депрессия на откачной скважине, м- радиус скважины, м- мощность продуктивного горизонта, мэ 1 - эффективная мощность верхнего яруса, м- дебит откачных скважин, м 3 б - площадь отрабатываемого блока, м 2- среднее значение коэффициента пористости продуктивного пласта.