11.4 Методика расчета объема добычи серы из скважины

Величина объема добычи серы из скважины – одна из важнейших характеристик процесса добычи, определяющая основные технико-экономические показатели производства. Ее определяют геолого-гидрогеологические факторы и технологические параметры процесса. К первым относятся: мощность рудной залежи, содержание серы, геометрические характеристики рудного тела.

Основными технологическими параметрами, определяющими объем добычи серы из скважины, являются: сетка скважин, длительность их работы, расход теплоносителя, конструктивные параметры скважин.

Величина объема добычи серы (Q_доб) из скважины рассчитывается по формулам:

Q_доб = η·Q (11.9)

(11.10)

где m – средняя мощность пласта;

S – площадь влияния скважины;

ρ – удельный вес серной руды;

δ – содержание серы;

η – коэффициент извлечения.

По формуле (11.9) определяются геологические запасы серы, приходящиеся на скважину. Коэффициент извлечения определяется по выше изложенной методике. После чего по формуле (11.10) находится общая добыча со скважины.

Таблица 11.5 – Исходные данные

Параметры	Варианты
	1	2	3	4	5
Средняя мощность пласта m, м	12	10	11	14	15
Площадь влияния скважины S, м2	1600	1500	1700	1900	2000
Содержание серы δ	0,24	0,23	0,25	0,27	0,28
Коэффициент извлечения η, %	40
Удельный вес серной руды ρ, т/м3	2,23

12 Расчет параметров системы разработки

При расчете параметров системы разработки определяется величина предельно допустимого пролета кровли гидродобычной камеры и размеры устойчивых целиков, оставляемых в продуктивном пласте.

Устойчивость пролета кровли камеры зависит от мощности несущего слоя, его физико-механических характеристик, величины пригрузки от вышележащих пород, характера защемления кровли на опорах.

Расчет устойчивых потолочин выработки основан на теории сопротивления материалов. Потолочина рассматривается как балка, лежащая на опорах.

Если непосредственная кровля представлена однородными породами, расчет устойчивого пролета может быть выполнен по формуле В.Д. Слесарева:

(12.1)

Если непосредственная кровля представлена слоистыми породами, расчет выполняется по формуле Г.Н. Кузнецова.

(12.2)

где А – коэффициент, учитывающий характер защемления кровли на опорах (для балки из пластического материала А =2, для упругой балки А= ;

σ_р и σ_изг – пределы прочности на растяжение и изгиб пород несущего слоя мощностью h и объемным весом γ, k_п – коэффициент пригрузки со стороны вышележащей толщи (k_п =h_i+1/h_i <1), (k_α и k_t – коэффициенты, учитывающие угол падения пласта и устойчивость пролета во времени.

Пример расчет предельного пролета камеры СГД для Кингисеппского месторождения фосфоритов (кровля - плитчатый известняк).

Исходные данные: h = 1 м, γ = 2,3 т/м³, σ_изг = 1600 т/м², k_п = 0,5, А= , k_α= 1, k_t = 1. В массиве берется 50% от кубиковой прочности σ_изг.

Временной фактор учитывается по кривым длительной прочности, получаемым на образцах пород из кровли продуктивного пласта. В общем виде зависимость величины длительной прочности может быть аппроксимирована уравнением:

σ_t = σ_мгн – b·tⁿ (12.3)

где σ_мгн – условно-мгновенная прочность породы, МПа,

t – время,

n – степень,

b – характеристика длительной прочности, МПа.

Если в процессе выемки допускается частичное обрушение пород кровли в выработанное пространство (например, при неустойчивой кровле, представленной хорошо диспергируемыми породами), часть слоев непосредственной кровли рассчитываются как защемленные консольные плиты, а верхние слои в центральной части – как балку. Слои создают при обрушении подобие карнизов над стенками выработки, при этом пролет кровли постепенно уменьшается снизу вверх. Определив пролет несущих слоев и размер карнизов, можно рассчитать размер и время развития зоны обрушения.

Расчет параметров целиков ведется из условия, что на целик действует разрушающая нагрузка, определяемая по формуле:

Р = γ·Н·L·k_ф (12.4)

где γ – объемный вес покрывающих пород,

Н – глубина разработки,

L – расстояние между целиками (сетка скважин),

k_ф – коэффициент формы целика.

Несущая способность целика определяется по формуле:

(12.5)

где σ_сж – предел прочности на сжатие пород целика,

а, h, ρ – ширина, высота и угол внутреннего трения пород целика.

Отсюда, расчетное уравнение примет вид:

(12.6)

Определив значение функции F(а/h, р), по графику (рисунок 5.1) находим отношение а/h и ширину целика а. Для случая, когда на контакте целика с кровлей имеется прослоек более слабого материала, угол трения которого δ меньше угла трения для пород целика ρ, пользуются соответствующими кривыми на графике или рассчитывают промежуточные значения.

Рисунок 12.1 – Зависимость несущей способности барьерных

целиков от соотношения их размеров

Учет временного фактора при расчете размеров целика производится аналогично учету этого фактора при расчете предельного пролета кровли камеры.

Таблица 12.1 – Исходные данные

Параметры	Варианты
	1	2	3	4	5
Глубина разработки Н, м	15	20	25	20	15
Предел прочности на сжатие σсж, т/м2	25	30	20	35	40
Угол внутреннего трения ρ, градус	20	30	20	30	20
Расстояние между целиками L, м	30	20	30	20	30
Мощность несущего слоя h, м	4	3	5	4	3
Предел прочности на изгиб σизг , т/м2	1500	1600	1700	1800	2000
Предел прочности на растяжение σр, т/м2	2,5	3	2	3,5	4
Коэффициент формы целика kф	1
Объемный вес покрывающих пород γ, т/м2	2,12
Коэффициент угла падения kα	1
Коэффициент устойчивости пролета kt	1
Коэффициент пригрузки kп	0,5
Коэффициент защемления кровли А