Technologia otworowej eksploatacji złóż
Cechy charakterystyczne i klasyfikacja metod otworowych
Cechy charakterystyczne metod otworowych:
- wydobycie odbywa się za pomocą specjalnie przygotowanych i uzbrojonych otworów.
- czynnikami wydobywczymi są media technologiczne (rozpuszczalniki, nośniki ciepła, itd.) migrujące przez eksploatowane złoże, przy czym wtaczanie ich do złoża i odprowadzanie kopaliny na powierzchnię odbywa się bardzo często tym samym otworem,
- kierowanie procesem wydobycia odbywa się przez zmianę parametrów technologicznych (ciśnienia, wydajności, stężenia, itp.) oraz miejsca wprowadzania medium do złoża i miejsca odbioru kopaliny,
- technologia otworowa zapewnia selektywną eksploatację złoża a także czasami przeróbkę, co umożliwia właściwy dobór czynników wydobywczych,
- kopalina pozostaje w miejscu zalegania w stanie pierwotnym i przemieszcza się dopiero po zmianie stanu skupienia ze stałego na ciekły lub gazowy,
- eksploatacja rozwija się wokół otworów wydobywczych i przemieszcza się strefami jako eksploatacja pojedynczymi otworami, gniazdowa lub frontalna,
- metody otworowe gwarantują najkrótszy czas udostępniania złoża a zatem także najkrótszy czas zamrożenia środków inwestycyjnych.
Technologia otworowa nadaje się także do eksploatacji małych złóż, pozabilansowych dla klasycznych metod eksploatacji, zalegających w trudnych warunkach górniczo-geologicznych.
Klasyfikacja metod otworowych opiera się o kryterium rodzaju procesu stosowanego do eksploatacji (który zmienia stan skupienia kopaliny lub składnika użytecznego na ciekły lub gazowy).
1. Metody oparte na procesach chemicznych:
- ługowanie kopalin wodą (sól kamienna, sole potasowe, itp.),
- ługowanie roztworami kwasów: siarkowego, azotowego, solnego,
- ługowanie roztworami zasad (boksyty i inne),
- obróbka termochemiczna przez spalanie i prażenie (gazyfikacja łupków i węgla, ropy naftowej, prażenie pirytów).
2. Metody oparte na procesach fizycznych:
- termiczne wytapianie (siarka, itd.),
- hydromechaniczne - urabianie za pomocą strumienia wody (piasek, surowce okruchowe, piaski szklarskie, piaski fosforytowe wydobywane w głębi ziemi i z dna mórz i oceanów (konkrecje manganowe)),
- urabianie za pomocą wibracji.
3. Metody oparte na procesach biochemicznych:
- bakteryjne ługowanie rud metali kolorowych. Wykorzystuje się niektóre mikroorganizmy czerpiące energię do procesów życiowych z utleniania związków żelaza i siarki.
Ługowanie jest to strata masy ciała stałego na rzecz rozpuszczalnika.
Rozpatrując ograniczoną objętość "V", w której znajduje się masa materii "M", można stwierdzić, że przy wykorzystaniu procesu dyfuzji, przez elementarną powierzchnię zwilżoną "dA" dopływa strumień masy "m", o który w czasie "dt" zmniejsza się masa materii "dm".
gdzie:
p -gęstość ługowanej materii.
Dyfuzja jest to wyrównywanie stężeń w roztworach wskutek cząsteczkowych ruchów cieplnych.
Strumień jest proporcjonalny do powierzchni zwilżonej ciała stałego zwanej graniczną powierzchnią faz.
Wyrażenie
jest gęstością strumienia dyfuzji.
