CS206376B1

CS206376B1 - The way of extraction of mineral resources by underground Craving

Info

Publication number: CS206376B1
Application number: CS798279A
Authority: CS
Inventors: Karel Sokola; Frantisek Jursa; Frantisek Haas; Jan Novak
Original assignee: Karel Sokola; Frantisek Jursa; Frantisek Haas; Jan Novak
Priority date: 1979-11-21
Filing date: 1979-11-21
Publication date: 1981-06-30

Abstract

Způsob těžby nerostných surovin podzemním loužením, a to kovových i nekovových a kaustobiolitů. Účelem vynálezu je zamezit kontaminaci podzemních vod agresivním loužicím roztokem. Uvedeného účelu se dosáhne tím, že mezi vertikálně ohraničené ložisko a jeho nadloží a/nebo podloží se vtláčí injektážním vrtem izolační směs a v pozorovacím vrtu se podle změn množství nebo chemického složení přitékající kapaliny sleduje postup vytváření horizontální nepropustné eloný, načež se pozorovací vrt změní v injektážní a proces, se opakuje. Pro úsporu izolační směsi je možno vtlačenou směs před ztuhnutím rozhánět plynným nebo ^kapalným médiem. Vynález je využitelný v oboru chemické těžby mědi, uranu, niklu, síry, chloridů, hořlavých břidlic, apod.Method of mining mineral raw materials by underground leaching, both metallic and non-metallic and caustobiolites. The purpose of the invention is to prevent contamination of groundwater with an aggressive leaching solution. The stated purpose is achieved by injecting an insulating mixture between a vertically bounded deposit and its overburden and/or subsoil through an injection well and in an observation well, according to changes in the amount or chemical composition of the flowing liquid, the process of creating a horizontal impermeable layer is monitored, after which the observation well is converted into an injection well and the process is repeated. To save insulating mixture, the injected mixture can be dispersed with a gaseous or liquid medium before solidification. The invention is applicable in the field of chemical mining of copper, uranium, nickel, sulfur, chlorides, combustible slates, etc.

Description

Vynález se týká způsobu těžby nerostných surovin podzemním loužením, při kterém se vtláčí do ložiska vertikálně ohraničeného nepropustnou umělou podzemní barierou loužicí roztok a čerpá se z něho výluh. Je vhodný a využitelný jak pro podzemní loučení kovových nerostných surovin, tj. rud s obsahem např. mědi, uranu, niklu a_pod.,, tak pro loužení nebo rozpouštění nekovových nerostných surovin, např. síry , ohloridů a^ód., tak i pro vy· luhování kaustobiolitů, např. hořlavých břidlic.The present invention relates to a method for the extraction of mineral resources by underground leaching, in which a leach solution is injected into a bearing vertically bounded by an impermeable artificial underground barrier and the leachate is pumped therefrom. It is suitable and usable both for underground parting of metallic minerals, ie ores containing eg copper, uranium, nickel and the like, and for leaching or dissolving non-metallic minerals eg sulfur, halides and iodine, as well as for leaching of caustobiolites, eg flammable shales.

Je známý způsob těžby nerostných surovin podzemním loužením, při kterém se vertikálně ohraničí ložisko nebo jeho část barierou, vytvořenou vháněním vzduchu nebo jiného teku tého okysličovadla, viz patentové spisy USA 3 713 698 a 3 863 987. Do takto ohraničeného ložiska se, vhání vtlačnými vrty loužicí roztok a těžebními vrty se z něho čerpá nebohacená směs. Podzemní bariera přitom zabraňuje úniku loužicího roztoku a jeho rozřazování podzemními vodami. Je také známý způsob těžby nerostných surovin loužením a použitím pěnové bariery (polský patentový spis č.74 993) nebo fyzikální či vytvrzené chemické bariéry (patentový spis USA 3 498 674).There is known a method of mining underground by leaching in which a bearing or part of a bearing is vertically bounded by a barrier formed by blowing air or other liquid oxidant, see U.S. Pat. Nos. 3,713,698 and 3,863,987. the leach solution and the wells are used to pump a non-flammable mixture. The underground barrier prevents leakage of the leach solution and its distribution by groundwater. There is also a known method for extracting minerals by leaching and using a foam barrier (Polish Patent Specification No. 74,993) or a physical or cured chemical barrier (U.S. Patent 3,498,674).

Společnou nevýhodou známých způsobů těžby nerostných surovin podzemním loužením je, že bariéry ohraničující ložisko nejsou odolné proti tekoucí podzemní vodě. Loužicí roztok obsahující zpravidla agresivní kyseliny, proniká přes vodou porušené bariéry, kontaminuje toky podzemních vod a vznikají dalekosáhlé ekologické škody. Uvedené nedostatky částečně odstraňuje způsob těžby podzemním loužením, při kterém se okolo ložiska nebo jeho části vytvoří umělá přehrada z těsnicí hmoty, vháněné do ložiska injektážními vrty (patentový spis USA o. 3 819 231)· Tento způsob těžby skýtá úspěch pouze při podzemním vyluhování takových ložisek, jejichž podloží i. nadloží tvoří vodonepropustné geologické vrstvy. V opačném případě ani tímto způsobem nelze zabránit ekologickým škodám a nadměrné spotřebě reakčních činidel.A common disadvantage of the known underground leaching methods is that the barrier delimiting the deposit is not resistant to running groundwater. The leaching solution, which usually contains aggressive acids, penetrates the water-damaged barriers, contaminates the groundwater flows and causes far-reaching environmental damage. The above-mentioned deficiencies are partially eliminated by the underground leaching process, in which an artificial dam made of sealant injected into the bearing by injection boreholes is formed around the bearing or a part thereof. · This method of mining provides success only in the underground leaching of such deposits, whose subsoil and subsoil form waterproof geological layers. Otherwise, environmental damage and excessive consumption of reagents cannot be prevented.

Předmětem vyná:zu, který odstraňuje všechny uvedené nevýhody dosud známých zpfsobů těžby, je způsob těžby nerostných surovin podzemním loužením, při kterém se vtláčí do ložiska vertikálně ohraničeného přírodní nebo umělou nepropustnou podzemní bariérou loužicí roztók a čerpá se z něho výluh. Podstata vynálezu spočívá v tom, že před vtláčením loužicího roztoku se vtláčí mezi vertikálně ohraničené ložisko a jeho nadloží a/_nebo podloží z injektážního vrtu horizontálním směrem izolační směs a v pozorovacím vrtu se podle změi množství nebo chemického složení přitékající kapaliny sleduje postup vytváření horizontál ní nepropustné clony až do její stabilizace, načež se pozorovací vrt změní v injektážní vrt a proces se opakuje. · .The object of the invention, which overcomes all the above-mentioned disadvantages of the prior art mining methods, is a method of extracting mineral resources by underground leaching, whereby it is injected into the bearing vertically delimited by a natural or artificial impermeable underground barrier through the leachate solution and pumped from it. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is characterized in that before the leaching solution is injected, an insulating mixture is injected between the vertically delimited bearing and its overburden and / or the subsoil from the injection well in a horizontal direction and the progress of the formation of a horizontal impermeable liquid is monitored. orifice until it stabilizes, whereupon the observation well turns into an injection well and the process is repeated. ·.

Úspory izolační směsi se dosáhne, když se vtlačená izolační směs před ztuhnutím rozhání plynným nebo kapalným médiem.The savings of the insulating composition are achieved when the pressed insulating composition is purged with a gaseous or liquid medium before solidification.

V horninách s malou propustností je výhodné, když izolační směs se vtláčí do horizo: tální trhliny, vytvořené např. hydrauliokým štěpením.In low permeability rocks, it is preferable that the insulating mixture be injected into a horizontal crack, for example formed by hydraulic fracturing.

Hlavní účinek způsobu podle vynálezu spočívá v zábraně znečištění podzemních vod, v úspoře reakoníoh činidel, v intenzifikaci vyluhóvacího procesu a v možnosti těžit nerost aThe main effect of the process according to the invention is to prevent groundwater contamination, to save reagents, to intensify the leaching process and to be able to extract the mineral and

né suroviny z geologických vrstev, kterými protéká tok podzemních vod. Odpadá nákladné, energeticky náročné a přitom málo účinné přehrazování toku podzemních vod protiproudým začerpáváním povrchové vody do ložiska. Způsobem podle vynálezu se vytvoří umělé podzemní bazény nebo. kesony a připraví se podmínky pro ekologicky bezpečnou cirkulaci loužicího roztoku, který možno ponechat v kontaktu s nerostnou surovinou až do efektivního vyluhování jejího užitného obsahu.geological strata through which the groundwater flow flows. This eliminates the costly, energy-intensive and yet inefficient damming of the groundwater flow by counter-current pumping of surface water into the deposit. According to the method of the invention, artificial underground pools or pools are created. caisson and prepare conditions for ecologically safe circulation of the leaching solution, which can be left in contact with the mineral raw material until the effective leaching of its useful content.

Omezením prostoru loužení se redukuje rozsah znečistění přírodního prostředí na nezbytné minimum, sníží se spotřeba chemikálií na loužení, zvýší koncentrace loužicího činidla i výluhua zintensivní se a urychlí loužicí proces. Taktéž se sníží spotřeba energie \ nutné k vtláčení loužicího roztoku a k odčerpávání výluhu. Nepropustnost vertikální podzemní bárie^řry a horizontální clony přitom může být pouze relativní vzhledem k propustnosti rudné vrstvy. Modelovými zkouškami bylo prokázáno, žestiíží-li se způsobem, podle vynálezu, tj. pomocí podzemní umělé bariéry a horizontální clony propustnost nezrudnělé horniny o jeden řád, zvyšuje se rychlost proudění loužicího roztoku v rudné vrstvě až o 40 % podle vzdálenosti od zdroje a rovněž se zvyšuje poměr mezi průtokem loužicího roztoku v nerudné a rudné vrstvě ve prospěch rudné vrstvy asi pětinásobně.By limiting the leaching area, the extent of pollution of the natural environment is reduced to the necessary minimum, the consumption of leaching chemicals is reduced, the concentration of leaching agent and leachate is intensified and the leaching process is accelerated. The energy consumption required to inject the leach solution and to pump the leachate is also reduced. The impermeability ^of Bari vertical subterranean hole and horizontal aperture yet can only be relative to the permeability of the ore layer. Model tests have shown that if the permeability of the non-reddening rock by one order is aggravated by the method of the invention, ie by an underground artificial barrier and a horizontal screen, the flow rate of the leach solution in the ore layer increases by up to 40% increases the ratio between the leachate flow rate in the non-ore and ore layer in favor of the ore layer by about five times.

Způsob těžby nerostných surovin podzemním loužením podle vynálezu je demonstrován na příkladech a schematicky znázorněn na přiložených výkresech, kde na obr. 1 je znázorněn umělý podzemní keson v podélném řezu, na obr. 2 umělý podzemní bazén, rovněž v podélném řezu a na obr. 3 opět umělý podzemní kěson, vytvořený pomocí horizontální Štěrbiny, taktéž v podélném řezu.The method of extracting the minerals by underground leaching according to the invention is demonstrated by way of example and schematically shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows the artificial underground caisson in longitudinal section, Fig. 2 artificial underground pool, also in longitudinal section, and Fig. 3 again an artificial underground coronary, created by means of a horizontal slot, also in longitudinal section.

Příklad 1Example 1

Ložisko 4 je tvořeno propustnou zvodnělou horninou, viz obr. 1. hadložím 3 protéká tok podzemní vody. Zrudnění je lokalizováno při nepropustném podloží 6, tvořeném krystalinikem. Částečně je ložisko £ vertikálně ohraničeno nepropustnou přírodní barierou 7, vytvořenou např. elevaoí fylitové vrstvy. Do ložiska £ byly'vyhloubeny vrty 1, 2, 2» vystrojené pažnicemi 8. Prvý vrt L byl využit jako injektážní. V úrovni mezi ložiskem 4 a nadložím .£ byly perforovány pažnice 8 a pod perforační otvory 9 byl upnut těžitelný pakr 10. Zatímco prvým vrtem 1 byla vtláčena přes perforační otvory 2 horizontálním směrem mezi ložisko 4 e nadloží 2 izolační směs, v druhém vrtu 2, v němž byl předem zjištěn průměrný přítok podzemní vody, byly sledovány změny přítoku vody vlivem postupu horizontální nepropustné clony 11. Když přítok vody do druhého vrtu 2 se normalizoval, což signalizovalo * 7 ukončení postupu horizontální nepropustné clony 11, byl z prvého vrtu 1 vytěžen pakr 10 a usazen v druhém vrtu 2 do úrovně mezi ložisko 4. a nadloží 2· Po perforováni pažnic 8 byl druhý vrt 2 využit jako injektážní, třetí vrt 2 jako pozorovací a pokračovalo se stejným způsobem ve vytváření horizontální nepropustné clony 11. V třetím vrtu 2 byly pažnice 8 perforovány v úseku celé mocnosti ložiska 4. Vtláčením izolační směsi do zapažnicového prostoru v mocnosti ložiska 4 byla nejprve vytvořena nepropustná umělá bariéra 12, kterou bylo ložisko 4 vertikálně ohraničeno. Poté byla izolační směs vtláčena přes perforační otvory 9 horizontálním směrem mezi ložisko 4 a nadloží 5 a rozháněna stlačeným vzduchem, takže vznikla skořepinová olona 12,. Tak byl vytvořen umělý podzemní keson, sestávající z nepropustné přírodní bariéry 2, horizontální nepropustné clony 11, skořepinové clony 12, a nepropustné umělé bariéry 12. Když izolažní směs zatuhla, byl druhý vrt vystrojen jako vtlačná a současně těžební sonda, přes niž byl do ložiska £ vháněn loužicí roztok a čerpán výluh.The bearing 4 is formed by a permeable aquiferous rock, see Fig. 1. The mineralization is localized to the impermeable subsoil 6 formed by the crystalline substance. In part, the bearing 6 is vertically bounded by an impermeable natural barrier 7 formed, for example, by an elevaid layer of the phyllite layer. Boreholes 1, 2, 2 ' provided with casing 8 have been excavated into the bearing 4. The first bore 1 was used as grouting. At the level between the bearing 4 and the overburden, the casing 8 was perforated and an extractable packer 10 was clamped under the perforation holes 9. While the first borehole 1 was pressed through the perforation holes 2 horizontally between the bearing 4e and the overburden 2, in which the average groundwater inflow was predetermined, changes in the water inflow were observed due to the horizontal impermeable orifice 11 process. When the water inflow to the second well 2 was normalized, indicating * 7 the horizontal impermeable orifice 11 process was terminated, 10 and seated in the second borehole 2 to the level between the bearing 4. and the overburden 2 · After the casing 8 was perforated, the second borehole 2 was used as grouting, the third borehole 2 was used as an observation borehole. the casing 8 was perforated in the section of the whole thickness of the bearing 4 In the first case, an impermeable artificial barrier 12 was formed into the enclosure space in the thickness of the bearing 4, by which the bearing 4 was bounded vertically. Thereafter, the insulating mixture was forced through the perforation holes 9 horizontally between the bearing 4 and the overburden 5 and blown with compressed air to form a shell olon 12. Thus, an artificial underground caisson was formed, consisting of an impermeable natural barrier 2, a horizontal impermeable orifice 11, a shell orifice 12, and an impermeable artificial barrier 12. When the insulation mixture solidified, the second well was designed as an injection and extraction probe through which it was inserted The solution is pumped through the leach solution and the leachate is pumped.

Příklad 2 ložisko £ je tvořeno propustnou zvodnělou horninou, viz obr. 2. Poněvadž podloží 6 je vodorozpustné a v nadloží J5 jsou nepropustné geologické vrstvy, byla horizontální nepropustná clona 11, případně skořepinová clona 13 vytvořena způsobem popsaným v prvém příkladu mezi ložiskem £ a jeho podložím 6. Vznikl tak umělý podzemní bazén.The bearing 6 is formed by a permeable aquiferous rock, see FIG. 2. Since the bed 6 is water-soluble and there are impermeable geological layers in the overburden 5, a horizontal impermeable orifice 11 or shell orifice 13 was formed in the manner described in the first example. 6. An artificial underground pool was created.

Příklad 3,Example 3,

Geologická struktura ložiska £, nadloží £ a podloží 6 byla stejná jako v prvém příkladu. Z důvodů úspory izolační směsi a také proto, že byla použita účinnější izolační směs s vyšší viskozitou, byla vytvořena mezi ložiskem £ a nadložím % hydraulickým štěpením horizontální trhlina 14. která byla vyplněna izolační směsí. Další postup byl stejný, jako v prvém příkladu.The geological structure of the deposit 6, the overburden 6 and the subsoil 6 was the same as in the first example. In order to save the insulating composition and also because a more efficient insulating composition with a higher viscosity was used, a horizontal crack 14 was formed between the bearing 6 and the overburden by hydraulic fracturing which was filled with the insulating composition. The procedure was the same as in the first example.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

First Způsobtěžby underground mineral leaching, in which the bearing is pressed vertically bounded by an impermeable natural or artificial subterranean barrier leach solution and is pumped therefrom _to extract * wherein before pressing leach solution is pressed between the vertically bounded by the bearing and the overburden and / or subsoil from the injection well in horizontal direction and the observation well follows the progress of the formation of a horizontal impermeable olon until stabilization, depending on the change in quantity or chemical composition of the inflowing liquid, then the observation well turns into an injection well and the process is repeated. \

2. Method according to claim 1, characterized in that the pressed-in insulation mixture is purged with a gaseous or liquid medium before solidification.

3. Method according to claim 1, characterized in that the insulating mixture is injected into a horizontal crack, for example formed by hydraulic fracturing.