Автор Тема: Разработка технологии захоронения маломинерализованных вод  (Прочитано 1128 раз)

Оффлайн admin

  • Administrator
  • Завсегдатай
  • *****
  • Сообщений: 473
  • Репутация: 6
    • E-mail

Разработка технологии захоронения маломинерализованных вод в интервал многолетнемерзлых горных пород


На хвостохранилище обогатительной фабрики № 3 Мирнинского ГОКа АК «АЛРОСА» (ОАО), которое безаварийно эксплуатировалось более 25 лет, отмечается постоянный рост уровня складированных в нем стоков. В настоящее время с целью недопущения переполнения емкости Хвостохранилища из него необходимо удалить часть объема накопленных вод. Годовой объем стоков, подлежащих утилизации, составляет порядка 2 млн м3.

В практике горнодобывающих предприятий применяют три основных способа решения подобной задачи:

- сброс в речную сеть в объемах, не ухудшающих ее экологическое состояние;
- сброс в искусственно созданные поверхностные водоемы;
- подземное захоронение.

Возможность применения какого-либо из вышеперечисленных способов, учитывая особенности горно-геологических и природно-климатических условий алмазодобычи, обусловлена целым рядом ограничений экономического, экологического и технологического характера. Это связано с тем, что минерализация вод хвостохранилища постоянно увеличивается и в настоящее время достигает 15-20 г/л. Следовательно, для осуществления сброса слабоминерализованных вод в речную сеть потребуется применение дорогостоящей технологии их предварительного обессоливания.

Сооружение нового накопителя для складирования избыточных вод или наращивание гребня плотины уже существующего накопителя также является весьма дорогостоящим мероприятием, и, кроме того, длительное хранение соленых вод на естественных основаниях, представленных трещиноватыми породами, не является экологически безупречным решением. Об этом свидетельствует, например, опыт эксплуатации хвостохранилищ ОАО «Уралкалий», ОАО «Сильвинит» и собственно АК «АЛРОСА».

Наиболее перспективным в экологическом и экономическом отношении является отработанный на Удачнинском ГОКе АК «АЛРОСА» способ захоронения крепких рассолов в многолетнемерзлые горные породы (ММП), повсеместно развитые в зоне деятельности алмазодобывающей компании. Данная технология основана на высо кой агрессивности крепких (200-300 г/л) хлоридных кальциевых рассолов по отношению к ледовому заполнителю трещин и пор в горном массиве и успешно применяется на протяжении уже более 20 лет.

При этом экологичность процесса обеспечивается тем, что, во-первых, закачку производят через эксплуатационные скважины в подземные коллекторы ниже базиса эрозии местной гидрографической сети, во-вторых, по мере разбавления рассолов за счет выщелачивания подземного льда и достижения равновесных концентраций их растекание в пласте прекращается, и по периферии участка закачки образуется льдопородная завеса, ограждающая водонасыщенную зону.

Сложность применения данного способа для захоронения слабосоленых вод заключается в том, что их концентрация гораздо ниже равновесной для данного типа вод при существующих температурах в массиве, т. е. они практически не обладают растворяющей способностью по отношению к подземному льду ММП. Так, для хлоридных натриевых вод, каковыми и являются жидкие отходы обогащения, складированные в хвостохранилище фабрики № 3 Мирнинского ГОКа, при температуре массива горных пород от -1,5 до -2 С равновесная минерализация составляет -60 г/л.

Тем не менее для решения задачи частичного опорожнения данного Хвостохранилища авторы разработали технологию их захоронения в интервал мерзлого массива, основой для которой послужила технология складиро-
вания крепких рассолов.

Суть новой технологии утилизации слабосоленых вод заключается в инициализации процесса растворения подземного льда, содержащегося в трещинах и порах, и создания в массиве ММП талой зоны, пригодной для дальнейшего складирования в ней слабосоленых стоков.

Предварительная подготовка массива естественного коллектора в ММП осуществляется путем нагнетания под давлением в герметично закрытые эксплуатационные скважины насыщенных рассолов и их «выстаивание» в течение некоторого времени до полного выравнивания давления и образования техногенной талой зоны в массиве.

Последующую закачку маломинерализованных вод с положительной температурой (за счет их прогрева атмосферным воздухом) производят также под давлением до прекращения их продвижения в массиве в связи с замерзанием на периферии фронта растекания. Закачка носит циклический во времени характер и производится в период только положительных температур атмосферного воздуха. При возобновлении следующего годового циклазахоронения маломинерализованных стоков все технологические процедуры повторяют.

Последовательность операций складирования маломинерализованных вод в ММП обусловлена эффектом их
воздействия на массив мерзлых пород, а именно:


- при закачке под давлением прогретых до температуры наружного воздуха рассолов ускоряется процесс
растворения находящегося в трещинах подземного льда, поскольку к химическому воздействию концентрирован-
ных рассолов добавляется тепловое; кроме того, закачивание рассолов под давлением приводит к образованию
в пласте новых микротрещин и расклиниванию уже существующих, т. е. к повышению общей трещиноватости массива и способствует продвижению рассолов по естественному коллектору, что дает возможность увеличить объем складируемых впоследствии маломинерализованных стоков;

- снижение давления до нулевых значений в период состояния покоя эксплуатационных скважин после прекращения закачки рассолов указывает на наращивание интенсивности процесса растворения льда в массиве;

- при закачивании маломинерализованных стоков под давлением возобновляется процесс гидрорасчленения массива ММП и их дальнейшего растекания по коллектору от нагнетательной скважины;

- прекращение закачки маломинерализованных вод при наступлении холодного периода года повышает экологическую безопасность технологии складирования маломинерализованных вод в связи с их промерзанием в массиве ММП как на фронте распространения, так и на верхней границе таликовой зоны.

Для практических испытаний разработанной технологии в районе хвостохранилища обогатительной фабрики № 3 на водораздельном участке был создан опытный полигон, включающий три вертикальные скважины глубиной 100 м; одну водопоглощающую и две наблюдательные. Абсолютная отметка площади участка на 40-50 м выше долин водотоков.

Подошва ММП располагается непосредственно над региональным водоносным комплексом. В интервале ММП, сложенных преимущественно карбонатно-терригенными отложениями, по ряду прямых и косвенных признаков (литологическому составу, криотекстуре, температурному фону) был выделен естественный коллектор мощностью -15 м, залегающий ниже базиса эрозии местнойгидрографической сети в интервале глубин 50-65 м.

С целью определения принципиальной возможности создания талой зоны в мерзлом массиве под воздействием рассолов, отличающихся от уже успешно складируемых на Удачнинском ГОКе меньшей минерализацией (~ 120 г/л) и иным хлоридным натриевым составом, был произведен их пробный налив в одну из сооруженных скважин.

Минерализация пластовых рассолов составляла 80 г/л при температуре + 6 С. Режимные наблюдения за уровнем в экспериментальных скважинах после налива показали, что потенции альный коллектор характеризуется пониженными водо поглощающими параметрами. Так, на двадцатые сутки уровень в центральной скважине снизился всего на 10,9 м.

В пересчете на объемы водопоглощение составило -5 л/сут, а коэффициент фильтрации — 1,5-10"  куб м/сутки. Для определения динамики рассоления закачанных рассолов на пятые сутки после начала эксперимента были произведены замеры их минерализации по стволу центральной скважины. Они показали, что в интервале потенциального коллектора произошло ее снижение на 51%, что свидетельствует об инициализации процесса растворения подземного льда. Этот факт был подтвержден также термометрическими исследованиями в стволе скважины, которые зафиксировали некоторое снижение температуры рассолов в интервале выделенного коллектора.

При проведении в теплое время года повторного закачивания в скважину крепких рассолов (минерализация 105 г/л, температура + 12 аС) уже через двое суток уровень снизился на 10 м. Таким образом, закачивание рассолов в скважину даже с концентрацией, близкой к равновесной, и последующее ее «выстаивание» в течение некоторого времени привели к увеличению скорости снижения уровня при повторном наливе почти в десять раз.

Данный факт был подтвержден при последующем нагнетании рассолов в ходе собственно эксперимента.

Источник - "Горный журнал" №2, 2012

Горное дело - форум шахтеров и горняков


 

Золото и Технологии — Крокус-Экспо 2013

Автор admin

Ответов: 4
Просмотров: 1716
Последний ответ Январь 20, 2015, 12:11:57 pm
от Vitalqqqq_Vitalqqqq