Способ подземной добычи марганца

(55 С 22 В 3/00, Е 21 С 41/22 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ верхности грунта бурят нагнетательные и отсасывающие скважины, на определенном расстоянии между ними.обсаживают их трубами, причем нижний их участок длиной, равной мощности пласта, выполняют перфорированным. Затем на границе пласта с породами почвы и кровли путем нагнетания скрепляющего раствора создают водонепроницаемый экран, позволяющий исключить потери полезного ископаемого и выщелачивающего раствОра, После этого производят бактериальное выщелачивание марганца микроорганизмами АсЬгогпоЬас 1 ег беИсахциг 182-А, обладающими способностью растворять марганцевые минералы. При достижении содержания марганца в растворе минимально допустимых значений нагнетание микроорганизмов и отсасывание раствора полезного компонента прекращают и по скважинам в выработанное пространство и институт им, олоколов, М,З, Н.Г. Иващенко о Ю.С 7-502. добыч гия). -иот хполез М.: Не(54) СПОСОБ ПОДЗЕМНОЙ ДГАНЦА(57) Изобретение относитсягии, в частности к микробиолщелачиванию металлов иизобретения является повы БЫЧИ МА к биот огичес ехноло.- ому выЦелью эффекос пошени Для эт одают твердеющую закладку. 1 ил: вности добычи марганца,ля-рудная залежь, а рудная залежь - почНедостатками из ются неполная выем мого, обусловлен скважин относитель управления горным дит к смещению окрЦель изобретени тивности добычи маИзобретение за скважины бурят на вс ворудного пласта до Изобретение технологии, в час скому выщелачив может быть испо добычи марганца ческих условиях. рые - до грани относится к области биотности к микробиологичеанию металлов из руд.и льзовано для подземной в сложных горно-геологиНаиболее бли ности является с лачивания, заклю поверхности грун бурят нагретате скважины, и ричемэким по техническоособ химическогочающийся в том,та над рудной зал ьные и отсасыва первые до границь сущ- ыщечто с ежью ющие кров(21) 4469804/13(56) Серебряная М.З., Бабенкнология, 1987, т. 3, М 4, с. 49Аренс В.Ж. Скважиннаяных ископаемых (геотехнолодра., 1986, с, 279. ва,вестного способа являка полезного ископаеная расположением но пласта, отсутствиедавлением, что привоужающих пород. я - повышение эффекрганца.ключается в том, что ю мощность марганце- пород почвы, обсажи 1696532вают их трубами, причем нижний участок труб длиной, равной мощности пласта, выполняют перфорированным, затем путем нагнетания скрепляющего раствора на границах пласта с породами почвы и кровли создают водонепроницаемый экран, после чего производят бактериальное выщелачивание марганца микроорганизмами АсйгопоЬастег снесахц 1 иг 182-А, а после отсасывания марганца на поверхность через указанные скважины производят гидравлическую закладку отработанного участка,На чертеже приведена схема осуществления способа.На схеме обозначены массив 1 горных пород, пласт 2 марганцевой руды, почва 3 пласта, нагнетательные скважины 4, отсасывающие скважины 5, обсадные трубы 6, перфорированный участок 7 обсадной трубы, водонепроницаемые экраны 8, контрольно-измерительная аппаратура 9,Способ осуществляется следующим образом.В массиве.1 с поверхности земли на всю мощность пласта 2 до пород почвы 3 бурят нагнетательные 4 и отсасывающие 5 скважины. Пробуренные скважины обсаживают трубами 6, причем нижний участок 7 труб длиной, равной мощности пласта 2, выполняют перфорированным, Затем на границе пласта 2 с, породами кровли и почвы создают водонепроницаемые экраны 8. Для этого часть отверстий перфорации нижнего участка 7 труб 6 перекрывают, а через оставшиеся отверстия под накоторым давлением, величина которого зависит от размеров отверстий и физико-механических свойств породы, нагнетают скрепляющий раствор, который после затвердевания образует противофильтрационную завесу, Перекрытие отверстий осуществляют, например, опусканием в скважины дополнительного перфорированного отрезка с двумя горизонтальными сегментными прорезями, расстояние между которыми равно мощности пласта, и поворотом этого отрезка трубы вокруг своей оси относительно перфорации основных обсадных труб 6. Таким поворотом производят как перекрытие, так и открытие отверстий нижних участков обсадных труб 6.После создания водонепроницаемых экранов 8 отверстия на перфорированных участках 7 труб 6 открывают и в пласт 2 по скважинам 4 нагнетакт взвесь микроорганизмов, одновременно создавая вакуум в скважинах 5.Взвесь микроорганизмов начинает движение по направлению ат нагнетательных 4 к отсасывающим 5 скважинам, выщелачи вая при этом марганец из пласта 2,Далее по скважинам 5 раствор полезного компонентаподают на поверхность, Содержание марганца в растворе определяют и контролиру 5 ют аппаратурой 9, При достижениисодержания марганца в растворе минимально допустимых значений нагнетание микроорганизмов и отсасывание раствора 10203035 40 45 50 полезного компонента прекращают; после чего по скважинам 4 и 5 в выработанноепространство подают твердеющую закладку, После полного заполнения отработанного участка гидрозакладкой обсадные трубы 6 из скважин извлекают,Далее цикл повторяют на следующемучастке,В примере конкретной реализации отражена разработка Никопольского и Большого Токмакского месторождений марганцевых руд, характеризующихся сложными горно-геологическими условиями: большая водообильность (300 - 350 м /ч)з и неустойчивость вмещающих пород, породы представлены пластическими разновидностями глин, небольшая глубина залегания марганцеворудного пласта, Никопольское и Большое Токмакское месторожДения марганцевых руд идентичны по своейструктуре, отличие составляет только преобладание на Большом Токмакском месторождении карбонатных руд, где они составляют 90 , Руды залегают в виде одного пласта, приуроченного к нижней части прибрежно-морских песчано-глинистых пород. Рудный пласт перекрыт песчано-глинистыми породами, мощность которых изменяется от 40 до 100 м и составляет в среднем 84 м, Марганцеворудный пласт представлен тремя типами руд: окисными, смешанными и карбонатными, Окисные руды сложены окислами и гидроокислами марганца, Среди них выделяются землистые,. кусковатые и оолитовые разности. Карбонатные руды представлены, в основном, менганитами и кольцевым родохрозитом, преобладает желтоватая разность, Мощность марганцеворудных пластов не превышает 3,0 м, Среднее содержание марганца, ф,: окисные руды 31,11; смешанные руды 27,75; карбонатные руды 23 - 25 ф,Нагнетательные и отсасывающие скважины диаметром 250-390 мм пробуривают на максимальную глубину 103 м, Затем производят их обсадку металлическими трубами, нижний участок которых выполняют перфорированным,Формирование водонепроницаемых экранов осуществляют. нагнетанием химических реагентов, например мочевино-формальдегидной смолы или карбамиднойсмолы, и отвердителя - раствора щавелевой кислоты или хлорного железа,После этого в скважины нагнетают взвесь микроорганизмов АсЬгогпоЬас 1 ег бе 11 сахШог 182-А, обладающих способностью выщелачивать марганцевые минералы, причем растворы, содержащие указанные микроорганизмы, обладают хорошими диффузионными свойствами и проницаемостью ввиду малого размера микробной клетки (0,5 - 1,5 мк).Концентрация марганца в полученном растворе достигает 5-10 г/л,В каждом конкретном случае отработки марганцеворудного пласта фильтрация и диффузия раствора будут различны и описываются уравнениями: уравнение фильтрацииб Р Кп д (Р С 1 Рс 1 с гпибхбх/где Кв - проницаемость среды; щп - пористость;,и - вязкость растоврэ; Р - давление нагнетания раствора;т - время процесса;уравнение диффузии (на основе первого уравнения Фика для одномерного пространства по оси Х) 0 = - 01 бс с 1 хгде 0 - количество диффузированного через поверхность 1 за единицу времени раствора; О - коэффициент диффузии; С - градиент концентрации.Расстояние между скважинами я вляется функцией, зависящей от ряда величин: 1= т(Кп,пп, - ,Р),11 т 1 и выражается формулой 3/г, д дрА+д45 где Ар - производительность выщелачивающего раствора в горном массиве;А - производительность откачивающейскважины; 5 Аг - производительность.откачивающего насоса;Ь - мощность марганцеворудного пласта;Кп - проницаемость марганцевой руды; 10 вп - пористость;,и - вязкость выщелачивающего раство.ра,Использование способа позволит значительно повысить полноту выемки такого 15 .ценного металлургического сырья, как марганец в сложных горно-геологических условиях, осуществляя при этом планомерное управление горным давлением. Помимо этого отпадает необходимость строить до рогостоящие шахты и карьеры, что значительно снижает капитальные затраты, способ является экологически чистым, позволяет сохранить территории сельскохозяйственных земель и угодий. 25 Производительность одной откачивающей скважины составляет 25,98 т/сут при расстоянии между нагнетательной и откачивающей скважинами 10 м,Формула изобретения, 30 Способ подземной добычи марганца, предусматривающий бурение с поверхности грунта нагнетальных и отсасывающих скважин, обсадку их трубами, нагнетание бактериального выщелачивающего раство ра и отсасывание раствора, содержащего марганец, на поверхность, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности добычи марганца, скважины бурят на всю мощность марганцеворудного 40 пласта, причем нижний участок обсадных труб выполняют перфорированным, создают водонепроницаемые экраны на границах пласта с породами почвы и кровли, нагненают взвесь бактерий АсЬгогпоЬас 1 ег бе 11 сахц 1 ог 182-А.1696532 5 5 9 б 4 Составитель И.БолотинаТехред М.Моргентал Корректор Н.Корол Ре Е., П ательский комбинат "Патент"г, Ужгород, ул. Гагарина,водс 1 Р" нно Заказ 4279 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5