Введение

Горную науку можно разделить на геологические, горно-технические, экономические и экологические дисциплины, связанные с технологией разведки, подготовки, разработки, первичной переработки полезных ископаемых на месте выемки. Технология разработки месторождений полезных ископаемых – это открытая, подземная комбинированная и скважинная технология добычи, причем последняя включает технологию добычи воды, нефти, газа и твердых полезных ископаемых. Процесс добычи твердых полезных ископаемых через скважины получило название «геотехнология», т.е. наука о физических, химических и физико-химических методах воздействия на продуктивную залежь для перевода полезных ископаемых в подвижное состояние и последующее извлечение его через скважины.

Совершенствование технологии открытой и подземной добычи не может обеспечить резкого повышения производительности труда и снижения себестоимости полезных ископаемых от достигнутого уровня. Поэтому, так актуально именно сейчас вести поиск новых путей добычи полезных ископаемых, позволяющих избежать перемещения масс пустых пород, исключить присутствие под землей человека, резко повысить производительность труда.

При традиционных процессах добычи не происходит изменения качественных, физических или химических свойств добываемого продукта, поскольку последний извлекается из недр земли в виде дробленой кусковатой массы и только при дальнейшей переработке (ДСФ, ОФ) продукт труда приобретает новые свойства, форму и качества. На современном этапе развития, когда добытое полезное ископаемое обходится очень дорого и малое количество полезного компонента, его последующая переработка требует затрат, несопоставимых с ценностью извлекаемых продуктов. Поэтому становится невыгодным извлекать из недр горную массу, а потребуется избирательное извлечение из недр только полезных компонентов, т.е. добыча должна соединиться в недрах земли с процессом первичной переработкой горной массы. Осуществление этого перехода должно сопровождаться новыми качественными изменениями в горной практике и рассмотрение процесса добычи полезных ископаемых по новым принципам.

Существенные отличия геотехнологических методов от метода открытой и подземной разработки обуславливают определенную специфичность способов сравнительной экономической оценки их. При открытой или подземной разработке получают горную массу, а при геотехнологических методах – готовый продукт. Естественно, сравнение различных технологий разработки продукта, включая добычу, обогащение также будет иметь свою специфику. Эффективность разработки оценивается по удельным капитальным вложениям, себестоимости и производительности труда. Кроме того при оценке вариантов следует учитывать рентабельность, срок окупаемости затрат, время строительства предприятия, коэффициент фондоотдачи, годовой экономический эффект и снижение потребности в дефицитном оборудовании и материалах. Необходимо также учитывать и социальные факторы – условия труда рабочих. С этой точки зрения геотехнологические методы перспективнее других, так как они не требуют присутствия людей в очистных выработках. Геотехнологии принадлежит будущее и она позволит оптимально реализовывать идею рационального использования недр.

На основании вышесказанного студенту предлагается самостоятельно провести анализ состояния геотехнологии в РК, СНГ и за рубежом.

1Анализ горно-геологических условий месторождения

По видам минерального сырья

Для наиболее полной характеристики условия залегания месторождения полезных ископаемых можно использовать понятие «физико-геологическая обстановка», которое включает в себя характеристику геологических, гидрогеологических и геотермических условий залегания месторождения, а также физические и химические свойства массива- полезного ископаемого и вмещающих пород, рассматриваемых всевозможными методами разработки, в т.ч. и геотехнологическими.

Решение вопроса разработки месторождений геотехнологическими методами невозможно без детального изучения их геологического строения и гидрогеологических условий, физических и химических свойств массива.

Свойства полезных ископаемых, определяющие их способность переходить в подвижное состояние с помощью размыва, растворения, выщелачивания, горения, плавления, возгонки и т.д., мы называем геотехнологическими свойствами полезных ископаемых.

Не всякое месторождение эффективно разрабатывать геотехнологическими методами, а именно определяют граничные условия применения этих методов и дают методику их нахождения. Получение достоверных исходных данных о физико-геологических условиях месторождения главная задача перед выполнением проектных работ по разработке. Решение этой задачи сводится к исследованию физико-геологических факторов, определяющих возможность использования геотехнологических методов.

По первому разделу студент самостоятельно анализирует комплекс условий по рассматриваемому месторождению, используя данные производственной практики или по заданию преподавателя.

1. Основы применения методов геотехнологии

Для геотехнологии характерна универсальность подхода к изучаемым явлениям. На основе изучения процессов добычи полезных ископаемых и воздействия на их параметры химическими и физическими методами в геотехнологии используются методы физики, химии, геотехнологии и горного дела, что позволяет оценить происходящие процессы и дать возможность использовать их изучить и использовать.

В настоящее время наибольшее применение нашли следующие геотехнологические методы: подземное выщелачивание - применяется для добычи цветных, редких и радиоактивных металлов; подземное растворение – для разработки соляных месторождений и создания подземных емкостей; подземная выплавка – применяется для добычи серы; подземная газификация – метод добычи полезного сырья из угля, сланца, торфа путем перевода их в газообразное состояние; скважинная гидродобыча – метод добычи, основанный на приведении полезного ископаемого в подвижное состояние путем гидромеханического разрушения.

Полезные ископаемые чаще всего находятся в недрах Земли в виде каких-то соединений, которые возникли в результате конкретных геологических процессов - магматизма, метаморфизма, разрушения и седиментации. Число устойчивых природных соединений – минералов – не превышает трех тысяч. Каждый минерал характеризуется своими химическим составом, физическими свойствами и внутренним строением.

По химическому составу минералов выделяют простые вещества – сульфиды, галоиды и кислородные соединения, являющие основной массой земной коры. Большинство минералов имеют кристаллическое строение и только некоторые – аморфное.

Физические свойства минералов чрезвычайно разнообразны и зависят от их химического состава и строения. Минералы полезных ископаемых находятся в земной коре в виде отдельных кристаллических выделений.

Для геотехнологических методов важно знать строение горных пород, которая определяется размерами, формой и взаимным расположением зерен, агрегатов, включений, их сложение и форму залегания.

В геотехнологии рассмотрение отдельно взятых горных пород и полезных ископаемых неприемлемо, необходимо исследовать горную среду, представляющих собой одну или несколько гетерогенных систем с различными компонентами, присутствующими в твердой, жидкой или газообразной фазах. При этом наибольшее значение имеют геотехнологические свойства полезных компонентов, поскольку именно они определяют способность полезного ископаемого к фазовым превращениям.

По второму разделу студент анализирует основы методов геотехнологии.