Примерный расчет параметров скважинной гидродобычи россыпного золота

1.

к.т.н. горный инженер, геотехнолог, гидрогеолог
Николай Дмитриевич Бычек (Россия. Астрахань)
Астрахань. тел. +7 927 586 3826 e-mail: sapropex@mail.ru
Примерный расчет параметров скважинной гидродобычи россыпного
золота
Подготовлен в целях заключения договора на технологическую и
техническую подготовку опытно-промышленного участка СГД на
действующем месторождении в районе Бодайбо.
Россыпи не относятся к вечно-мерзлым.
1. Исходные данные:
Глубина разработки, максимум: 50 м
Удельный вес породы: 2400–2600 кг/м³ (плотные песчано-глинистые породы)
Насос: ЦНС 180-500
o
Производительность: 180 м³/час = 0,05 м³/с
o
Напор: 5 МПа (≈ 500 м вод. ст.)
Диаметр пульпоподъемной трубы: 127 мм
Количество гидромониторов:
o
Горизонтальный (разрушение породы): 1 шт.
o
Вертикальный (образование пульпы): 1 шт.
Гидроэлеватор: кольцевой
Водоподача: по одной трубе на гидромониторы и гидроэлеватор
2. Расчет диаметра насадок гидромониторов
Формула расхода воды через насадку:
где:
Q – расход воды (м³/с),
μ – коэффициент расхода (≈ 0,9 для хорошо обработанных насадок),

2.

S – площадь сечения насадки (м²),
H – напор (м),
g – ускорение свободного падения (9,81 м/с²).
Общий расход насоса:
Распределение расхода:
Гидромониторы: 70% (≈ 0,035 м³/с)
Гидроэлеватор: 30% (≈ 0,015 м³/с)
Для одного гидромонитора (расход 0,035 м³/с):
Вывод:
Диаметр насадок гидромониторов ≈ 22 мм
3. Расчет сечения насадки кольцевого гидроэлеватора
Гидроэлеватор кольцевого типа работает на принципе эжекции пульпы.
Расход воды через гидроэлеватор:
Площадь кольцевого зазора:
где v – скорость воды (оптимально 20–30 м/с).

3.

При v = 25 м/с
Если гидроэлеватор расположен вокруг пульпоподъемной трубы (127 мм), то:
Принимаем изначально зазор 10 мм:
Вывод:
Зазор кольцевого гидроэлеватора ≈ 10 мм
4. Диаметр водоподающей трубы
Общий расход воды: 0,05 м³/с
Скорость воды в трубе: оптимально 2–3 м/с
Вывод:
Диаметр водоподающей трубы ≈ 160 мм (Учесть диаметр с учетом муфтовых
соединений)
5. Диаметр обсадной трубы и бурения скважины
Конструкция скважины:
Водоподающая труба: 160 мм
Пульпоподъемная труба: 127 мм
Гидроэлеватор: кольцевой зазор 10 мм → внешний диаметр ≈ 147 мм
Зазор на обсадную колонну: 50–100 мм

4.

Минимальный диаметр обсадной трубы:
Диаметр бурения скважины:
Вывод:
Диаметр обсадной трубы ≈ 200–250 мм
Диаметр бурения скважины ≈ 250–300 мм
Итоговые параметры:
Параметр
Значение
Диаметр насадок гидромониторов
22 мм
Зазор кольцевого гидроэлеватора
10 мм
Диаметр водоподающей трубы
160 мм
Диаметр обсадной трубы
200–250 мм
Диаметр бурения скважины
250–300 мм
Эти параметры обеспечивают эффективную работу гидромониторно-гидроэлеваторного
снаряда на глубине 50 м в плотных породах.
Расчет параметров работы гидромонитора и гидроэлеватора
1. Дальность размыва пород гидромонитором
Формула струи гидромонитора:
где:
L – дальность струи (м),
H – напор (м вод. ст.),
α – угол наклона струи (обычно 30–45°),

5.

k – коэффициент, зависящий от насадки (≈ 1,8–2,2).
При:
H=500м,
α=45°,
k=2,
Дальность размыва, теориетическая (с учетом сопротивления среды и плотности
породы):
Для плотных песчано-глинистых пород – 10–20 м (эффективная зона разрушения).
Вывод:
Дальность размыва ≈ 15–20 м (рабочая зона), из практики СГД – 3.5-6 м, максимум 8-12
м.
2. Производительность гидроэлеватора по пульпе
Формула расхода пульпы:
где:
Qводы – расход воды через гидроэлеватор (м³/ч),
μ – коэффициент эжекции (для кольцевого гидроэлеватора 1,5–3).
При:
Qводы = 0,015м³/с = 54м³/ч,
μ=2 (среднее значение),
Плотность пульпы:
При содержании твердого 10–20% (для плотных пород),
Удельный вес пульпы: 1,2–1,4 т/м³.
Вывод:

6.

Гидроэлеватор откачивает ≈ 100–120 м³/ч пульпы.
3. Производительность по твердой породе
Содержание твердого в пульпе:
где C – концентрация твердого (обычно 10–20% для гидроэлеваторов).
При C=15%:
Масса породы:
Вывод:
Добыча твердой породы ≈ 15–20 м³/ч (≈ 40–50 т/ч).
Итоговые показатели:
Параметр
Значение
Дальность размыва гидромонитора
15–20 м
Производительность гидроэлеватора по пульпе
100–120 м³/ч
Производительность по твердой породе
15–20 м³/ч (40–50 т/ч)
Примечание:
На практике производительность зависит от:
o
плотности породы,
o
степени размыва,
o
КПД гидроэлеватора.
Для увеличения добычи можно оптимизировать:

7.

o
диаметр насадок,
o
напор воды,
o
конструкцию гидроэлеватора.
Таблица примерных капитальных вложений в организацию скважинной
гидродобычи россыпного золота
1. Перечень оборудования (российского производства)
№
Наименование
оборудования
Колво
Цена
(руб.)
Сумма
(руб.)
1
Насос ЦНС 180-500 (или
аналог)
2
1 500 000
3 000 000
2
Гидромониторы (насадки 22
мм)
2
150 000
300 000
3
Кольцевой гидроэлеватор
1
500 000
500 000
4
Пульпоподъемная труба (127
мм, сталь)
50 м
3 000/м
150 000
5
Водоподающая труба (160
мм, ПНД/сталь)
100 м
2 500/м
250 000
6
Обсадные трубы (200–250
мм)
60 м
5 000/м
300 000
7
Буровая установка (на 300
мм)
1
5 000 000
5 000 000
8
Гидроциклон для обогащения
1
1 200 000
1 200 000
9
Шлюз для улавливания
золота
2
300 000
600 000
10
Дизель-генератор (100 кВт)
1
1 500 000
1 500 000
11
Система очистки воды
1
800 000
800 000
12
Трубопроводы, арматура
-
-
500 000
13
Контрольно-измерительные
приборы
-
-
300 000
Итого
(оборудование)
≈ 14 400
000 руб.

8.

2. Дополнительные капитальные затраты
№
Наименование затрат
Сумма
(руб.)
1
Доставка и монтаж оборудования
2 000 000
2
Обустройство промплощадки
1 500 000
3
Технологический и технический расчет участка,
экология
3 000 000
4
Пуско-наладочные работы
800 000
5
Резервный фонд
1 000 000
Итого (доп.
затраты)
≈ 8300 000 руб.
Общие капитальные вложения
Оборудование: 14,4 млн руб.
Доп. затраты: 8,3 млн руб.
Итого: ≈ 22,7 млн руб.
При самоходно-модульном дизельном оборудовании итоговая сумма капитальных
вложений увеличиться до 48,34 млн. руб.
(Цены ориентировочные, актуальны на 2024 г. для российского рынка.)