1.3 Гидравлические процессы при геотехнологических способах разработки

Эти процессы сводятся к следующим: гидрорасчленение, гидроподъем, гидроотбойка, гидротранспорт.

Гидрорасчленение повышает проницаемость массива за счет разрыва пласта рабочей жидкостью под большим давлением.

Гидроподъем осуществляется за счет: энергии нагнетаемого рабочего агента, вводимой в скважину энергии сжатого воздуха, погружными насосами и гидроэлеваторами.

Гидроотбойка осуществляется струями рабочей жидкости высокого давления специальными скважинными гидромониторами с гибкими и телескопическими наконечниками.

Гидротранспорт – транспортировка разрушенной породы в виде пульпы – смеси твердого и жидкого в определенном соотношении.

Гидромониторная струя является рабочим органом для разрушения, смыва, подъема горной массы. Она характеризуется размером отдельных структурных элементов, начальным давлением воды на вылете из насадки, силой давления на забой на различных расстояниях от насадки.

Гидромониторные струи делятся на: низкого (до 1 МПа), среднего (до 4 МПа), высокого (более 4 МПа) давления.

Разрушение струей в основном применяется при разработке слабо-связных и рыхлых горных пород и реже полускальных.

Перемещение разрушенной струей гидромонитора горной массы к всосу выдачного устройства происходит в потоке по почве камеры самотечным или напорным потоком воды.

Подъем руды по скважине может быть осуществлен гидроэлеватором, эрлифтом или их комбинацией. Транспортирование руды от добычной скважины по трубам осуществляется землесосом или загрузочным аппаратом. При гидроэлеваторном подъеме рабочая вода из насадки гидроэлеватора, создавая вакуум в приемной камере, засасывает поток гидросмеси и, смешиваясь с ним через диффузор, по трубам выдает ее на поверхность.

Эрлифтный подъем, несмотря на низкий к.п.д. (10-30%), широко применяется для откачки пульпы ввиду своей простоты, надежности и возможности свободного выноса абразивных частиц.

Землесосы являются наиболее распространенными аппаратами гидравлического транспортирования самых разнообразных горных пород и относятся к разновидности турбомашин, конструкция которых имеет специфику, обусловленную наличием твердого материала в транспортируемой гидросмеси.

2 Производственные процессы при геотехнологии

2.1 Сооружение добычных скважин

Для бурения скважин обычно применяют станки, используемые для поискового бурения. Для сооружения скважин большой глубины используются станки шарошечного бурения типа СБШ, небольшой глубины при слабых покрывающих отложениях – станки шнекового вращательного бурения типа СБР, при породах мягких и средней крепости и глубине до 500 м – роторные буровые установки типа УРБ, УБВ-600, 2БА-15В, БА-15.

При бурении скважин при подземной газификации углей особенность процесса состоит в том, что скважины относительно небольшой глубины, но большого диаметра, причем большинство скважин проводится под углом.

Опресовка скважин – это испытание их на герметичность. Проводят ее в два этапа: первый этап – после застывания цемента до разбуривания цементного башмака под давлением в 2-3 раза выше рабочего; второй этап – после разбуривания башмака в трубе и под колонной обсадных труб при давлении в два раза большем рабочего.

Испытания производят нагнетанием воды. После достижения заданного давления закрывают вентиль и выжидают в течение одного часа. Если давление падает, цементацию повторяют.

После этого приступают к оборудованию добычных скважин. Под оборудованием добычных скважин понимается спуск в них колонн эксплуатационных труб.

Эксплуатационные трубы обычно перфорированы. Длина участка перфорации зависит от мощности залежи. Диаметр отверстий составляет 18...20 мм, они располагаются в шахматном порядке на расстоянии 80-100 мм.

Устья скважин обычно также проходят эту стадию, заключающуюся в обвязке колонн труб устьевой арматурой, которая герметизирует устье и обеспечивает возможность раздельного движения рабочих агентов.

Конкретный набор оборудования скважин зависит от способа геотехнологии и определяется проектом.