PL48717B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: — Opublikowano: 31. III. 1970 48717 KI. 5 a, 4 s/ii MKP E 21 b l3/fe/l UKD Twórca wynalazku: mgr inz. Bohdan Zakiewicz Wlasciciel patentu: Przedsiebiorstwo Budowy Kopaln Surowców Che¬ micznych, Warszawa (Polska) Sposób eksploatacji slaboprzepuszczalnych zlóz siarki Przedmiotem wynalazku jest sposób eksploatacji slaboprzepuszczalnych, zwiezlych rud siarkowych przy zastosowaniu metody podziemnego wytapia¬ nia siarki ze zloza.Wydobywanie stopionej, plynnej siarki na po¬ wierzchnie odbywa sie przy pomocy pompowania jej ze specjalnych wyrobisk eksploatacyjnych, wy¬ konywanych metodami wiertniczymi oraz torpe¬ dowaniem glebinowym.Wytapianie siarki z rudy odbywa sie przy po¬ mocy wtlaczanej do wyrobisk eksploatacyjnych, przegrzanej wody lub pary wodnej, po uprzednim, odpowiednim skruszeniu rudy ladunkami materia¬ lów wybuchowych.Kruszenie rudy ladunkami materialów wybu¬ chowych, zwane w wiertnictwie torpedowaniem, odbywa sie w oparciu o odpowiednio dobrana technologie torpedowania dla danego rodzaju ca¬ lego zloza lub jego partii.Dotychczas znane metody eksploatacji zlóz siar¬ ki przy pomocy wytapiania podziemnego polegaja nja wytapianiu siarki ze zlóz latwo przepuszczal¬ nych, porowatych, w których tloczona woda go¬ raca moze swobodnie przefiltrowywac caly masyw rudny, topiac po drodze siarke krystaliczna.Niniejszy wynalazek jest dostosowany do skal- siarkonosnych, stanowiacych zwarty monolit nie¬ przepuszczalny dla medium topiacego, poprzeci¬ nany ziejacymi, sporadycznymi szczelinami. Fakt wystepowania tych szczelin pochodzenia tektonicz- 10 25 30 nego zmusza do zastosowania takiej metody eks¬ ploatacji, w której zlikwidowana bedzie mozliwosc jalowej ucieczki wody szczelinami w glab masywu rudnego, a tym samym brak efektu topienia partii bezposrednio przyleglych do otworu eksploatacyj¬ nego.Znany sposób eksploatacji zlóz siarki, majacy na celu zwiekszenie porowatosci i efektywnosci wytapiania siarki, przy pomocy hydromonitoro- wego kruszenia rudy w otworach wiertniczych, nie rozwiazuje wyczerpujaco problemu.Zjawisku kruszacego dzialania hydromonitora to¬ warzyszy rozmywanie i zawirowywanie ze stopio¬ na siarka drobnych ilastych frakcji sikaly plonnej, które to frakcje wytwarzaja trwale zanieczyszcze¬ nia siarki wypompowanej na powierzchnie, obni¬ zajac w sposób zasadniczy wartosc produktu.Poza tym, efektu dzialania hydromonitora moz¬ na spodziewac sie wylacznie w skalach kruchych, latwo urabialnych i to na niewielkiej odleglosci od wylotu dyszy hydromonitora.Przyczyna tak slabego efektu jest gaszenie energii hydromonitora w zamknietym autoklawie wypelnionym woda.Dla wywolania efektu kruszenia hydromoniro- rem konieczne jest doprowadzenie wody pod du¬ zym cisnieniem, znacznie przewyzszajacym cisnie¬ nie potrzebne dla utrzymania temperatury prze¬ grzania wody topiacej siarke.Sposób wedlug wynalazku, oparty na wynikach 48717^ 48717 4 doswiadczen terenowych, umozliwia eksploatacje zwiezlych slaboprzepuszczalnych lub nieprzepusz¬ czalnych zlóz siarki, oraz uzyskanie w wyniku tej eksploatacji czystej siarki, jako gotowego, lub nie wymagajacego dalszego uszlachetniania produktu 5 handlowego.W tym celu, sposób wedlug wynalazku oparty jest na takich zabiegach technologicznych, w wy¬ niku których proces topienia siarki w zlozu od¬ bywa sie w warunkach zupelnego spokoju, w trak- 10 *•; cie. nieburzliwego przeplywu medium topiacego, * ' minio, ze uprzednio caly masyw zostal odpowie¬ dnio skruszony i przygotowany do stopienia.Jest to nieodzowne dla naturalnego odsaczenia i odfiltrowania stopionej siarki od okruchów skal- 15 nych, mogacych ja zanieczyszczac w trakcie wy¬ dobywania na powierzchnie. Chodzi tu glównie o okruchy skal ilastych, towarzyszacych skalom wapienmo-marglistym w rudzie, posiadajacych ten sam lub bardzo' zblizony do siarki, ciezar objeto- 20 sciowy.Stad tez istotna cecha wynalazku jest stworzenie takich warunków w zlozu zwiezlym, slaboprzepu- szczalnym, aby medium topiace w temperaturze potrzebnej do stopienia siarki i pod cisnieniem 2; utrzymujacym tylko te temperature, moglo latwo przesaczac skale w porach i szczelinach i mozli¬ wie na najwiekszej powierzchni stykac sie z siar¬ ka krystaliczna.Torpedowanie w partiach zloza zwiezlego, nie- so przepuszczalnego dla wody oraz w partiach spa¬ gowych sprzyja temu celowi, gdyz w wyniku dzia¬ lania wybuchów, nastepuje odspojenie calizny skaly glównie na styku skaly plonnej z siarka krystaliczna. 35 Zjawisko to zwiazane jest z róznica twardosci i zwiezlosci skaly wapienno-marglistej i siarki.Powstale szczelinki stanowia wloskowata siec ka¬ nalików laczacych sie ze soba w obrebie strefy dzialania wybuchu, stwarzajac tym samym ideal- 40 ne warunki dla filtracji wody goracej. Natomiast ziejace duze szczeliny tektoniczne, w wyniku tor¬ pedowania, ulegaja zacisnieciu i zlikwidowaniu. . Tym samym zlikwidowana zostaje mie wykorzy¬ stana, jalowa ucieczka wody goracej. 45 Torpedowanie skal nie we wszystkich zlozach siarki i nie w kazdych skalach przynosi wymaga¬ ny efekt zwiekszenia droznosci. Szczególny efekt . dzialania torpedowania, uzalezniony jest od wla¬ sciwosci niektórych zlóz, oraz od specjalnej tech- 50 nologii torpedowania, polegajacej na wywolaniu efektu wstrzasowego w masywie rudnym, przy równoczesnym wyklejaniu scian komory wybu¬ chowej materialem zmiazdzonym i uplastycznio¬ nym dzialaniem wybuchu. 55 W nastepstwie wybuchu, otwór i komora wy¬ buchowa musi byc specjalnie czyszczona z powloki uszczelniajacej jej wewnetrzna powierzchnie, po czym prowadzone medium nie napotyka juz na przeszkody w przeplywie w obszarze strefy skru- go szonej wybuchem. Dla zmniejszenia strat siarki w zlozu, jakie zwiazane sa z podziemnym wyta¬ pianiem, przewiduje sie zastosowanie specjalnego systemu wielokrotnie ponawianego torpedowania W otworach eksploatacyjnych, oraz w otworach 65 specjalnie wykonanych na froncie eksploatacji w póbliiu komór lugowniczych.Torpedowanie zloza w otworach wyprzedzaja¬ cych umozliwia wywolanie zamierzonego kierunku eksploatacji przez ulatwienie przeplywu w skru¬ szonej skale, oraz przez wstrzeliwanie scian komór lugowniczych, szczególnie w ich dolnej niewyta- pialnej partii. W tym celu, w otworach i komo¬ rach poeksploatacyjnych zaklada sie specjalnie do¬ brane ladunki wybuchowe dla rozstrzelenia spa¬ gowych „stozkowych" filarów poeksploatacyjnych.Wstrzeliwanie scian komór lugowniczych do przestrzeni wyeksploatowanych, umozliwia znacz¬ ne, skuteczne zwiekszenie zasiegu eksploatacji kaz¬ dej komory lugowniczej.Ten sposób torpedowania umozliwia rozwiniecie kazdej komory lugowniczej do maksimum, przy danych parametrach termicznych zloza i medium topiacego.Przegrzana woda lub para wodna — jako me- diu topiace, tloczona pod cisnieniem do otworów eksploatacyjnych, jest wykorzystana do zwieksze¬ nia efektu kierunkowej eksploatacji siarki. W tym celu, w partii zloza polozonej w rejonie przed frontem eksploatacyjnym uruchamia sie specjalne otwory studzienne — odprezajace samoczynnie cisnienie wody w masywie rudnym, lub pompo¬ wane dla wywolania dodatkowego podcisnienia.W ten sposób woda przefiltrowuje w zadanym kie¬ runku, topiac na drodze swego przeplywu siarke.Stopiona siarka jest pompowana albo w tym sa¬ mym otworze, w którym wtlacza sie medium to¬ piace, albo w otworze depresyjnym.Dla zwiekszenia efektywnosci dzialania studni i stopnia ich. wplywu na rejon eksploatacyjny, w studniach tych wykonuje sie specjalne torpedo¬ wanie studzienne ladunkami materialów wybu¬ chowych.Oba otwory, lub rzedy otworów: tlocznych i de¬ presyjnych, wspóldzialajace ze soba hydrodyna¬ micznie i skierowanie za ich pomoca przeplywu medium topiacego, umozliwia w warunkach zlóz zawodnionych w stanie naturalnym — skoncentro¬ wanie zdolnosci topienia w scisle wyznaczonym obszarze, a tym samym nierozpraszanie energii cieplnej na niepotrzebne podgrzewanie wód wgleb¬ nych w otoczeniu otworu eksploatacyjnego.Woda pompowana w otworach depresyjnych moze byc wtórnie podgrzana i wykorzystana do obiegu zamknietego.Przestrzenie wyeksploatowane sa podsadzane materialem ilastym, wtloczonym w nieczynne otwory poeksploatacyjne.Róznica pomiedzy znanymi sposobami podziem¬ nego wytapiania siarki w otworach wiertniczych, a sposobem wedlug wynalazku polega przede wszystkim na tym, ze wynalazek dotyczy przypad¬ ku eksploatacji rud zwiezlych, slaboprzepuszczal¬ nych, lub nieprzepuszczalnych dla medium topia¬ cego, w których zastosowanie torpedowania pro¬ wadzi do zwiekszenia przepuszczalnosci i droz¬ nosci.Dotychczas w praktyce swiatowej znane sa przy¬ padki eksploatacji rud gabczastych, silnie porowa-48717 tych i w zasadzie niezawodnionych w warunkach naturalnych.Siarka w rudach zwiezlych, nieprzepuszczalnych nie moze ulegac topieniu, o ile medium topiace nie dostarczy odpowiedniej ilosci kalorii w trakcie przefiltrowywania przez pory i szczeliny rudy.Stad tez wynalazek umozliwia eksploatacje takich rud przy zastosowaniu metod podziemnego wy¬ tapiania siarki.Ponadto róznica polega na mozliwosci kierun¬ kowej eksploatacji rudy, wywolanej torpedowa¬ niem i wstrzeliwaniem scian komór, oraz studnia¬ mi odprezajacymi lub pompowymi.Wreszcie róznica polega na umozliwieniu eks¬ ploatacji calego zloza, bez pozostawiania duzych, niewyeksploatowanych jego partii, oraz zwieksze¬ niu do maksimum rozmiarów kazdej komory eks¬ ploatacyjnej.Sposób eksploatacji slaboprzepuszczalnych zlóz siarki metoda podziemnego wytapiania siarki przy pomocy wyrobisk wiertniczych uwidoczniony jest schematycznie na rysunku, na którym fig. 1 i fig. 2 przedstawiaja przekroje podluzne przez otwory torpedujace, eksploatacyjne i depresyjne, a fig. 3 przedstawia plan poziomy rozmieszczenia otworów.Przekrój podluzny wedlug fig. 1 przedstawia przekrój geologiczny i otwór wiertniczy torpe¬ dowy 1. Otwór wiertniczy 1 jest osloniety rura stalowa 2 zalozona na przestrzeni warstw nadkla¬ dowych 3. Liczba 4 jest oznaczona warstwa rudna nieskruszcna, a liczba 5 — strefa skruszonej skaly, powstala po wybuchu torped. Woda wglebna siega do poziomu naturalnego 6. Torpedy 7 umieszczone w ukladzie poziomym w dolnej czesci otworu 1 sa polaczone przewodem elastycznym 8 z aparatem zapalnikowym 9 do odpalania torped 7.Na przekroju uwidocznionym na fig. 2 sa trzy otwory wiertnicze: otwór eksploatacyjny 10, otwór torpedujacy od frontu eksploatacji 11 i otwór studzienny depresyjny 12. Strefa skruszenia 13 powstala w wyniku kolejnego torpedowania w otworach 10 i 11.W otworze eksploatacyjnym 11 umieszczone sa wspólsrodkowo trzy kolumny rur, z których rura 14 doprowadza centralnym, przewodem rurowym powietrze sprezone do pompowania plynnej siarki za pomoca specjalnego podnosnika pneumoelewa- torowego 15.Przestrzenia miedzyrurowa 16 doprowadzane jest do zloza medium topiace siarke, które dostaje sie do zloza otworami w rurze. Przestrzenia miedzy¬ rurowa 14 wyplywa na powierzchnie i odplywa rurociagiem 18 plynna, pompowana siarka. Strefe wytapiania siarki z rudy oznaczono liczba 19. Stre¬ fe wypelniona plynna, stopiona siarka, w dolnej partii komory lugowniczej oznaczono liczba 20.W otworze 11 pokazano w przekroju torpedy umieszczone pionowo w ukladzie posobnym oraz 5 przewód do elektrycznego ich odpalania. W otwo¬ rze 12 znajduje sie przewód do sprezonego po¬ wietrza dla pompowania wody.Przerywana linia 21 pokazano wykres cisnienia hydrostatycznego, jakie panuje w masywie rud- 10 nym w trakcie przebiegu procesu wytapiania rudy i wywolanuia kierunkowej eksploatacji przy po¬ mocy studni depresyjnej. Strzalki grube 23 poka¬ zuja kierunki ruchu wody, strzalki cienkie 24 — kierunki dzialania torped. 15 Na rysunku wedlug fig. 3 pokazano rzut po¬ ziomy rozmieszczenia otworów eksploatacyjnych.Na tym rzucie odwzorowane sa na powierzchni za¬ rysy 25 komór eksploatacyjnych, a strzalka 26 po¬ kazuje wtlaczanie medium topiacego do otworu. 20 Powierzchnie otoczone przerywana linia ozna¬ czone liczba 27, przedstawiaja odwzorowany na powierzchni zasieg dzialania torped kruszacych i wystrzeliwujacych sciany komór lugowniczych 25.Strzalki 28 pokazuja pompowanie wód w otwo- 25 rach studziennych depresyjnych. Gruba strzalka 29 pokazano kierunek eksploatacji zloza wyrobiska¬ mi wiertniczymi. 30 PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób eksploatacji slaboprzepuszczalnych zlóz siarki przez jej topienie w zlozu za pomoca wody przegrzanej, znamienny tym, ze siarke topi sie za 35 pomoca strumienia wody przegrzanej, której ukie¬ runkowany ciagly przeplyw wywolany jest w ob¬ szarze scisle wyznaczonym i umozliwiajacym wy¬ tworzenie pola eksploatacyjnego siarki za pomoca studni lub innych wyrobisk depresyjnych odpre- 40 zajacych samoczynnie cisnienie wód, albo studni lub innych wyrobisk odpompowywanych, które wspóldzialaja hydrodynamicznie z otworami lub innymi urzadzeniami tlocznymi, /przy czym w par¬ tiach zloza zwiezlego, nieprzepuszczalnego dla wo- 45 dy oraz w partiach spagowych stozków eksploata¬ cyjnych w razie potrzeby dla zwiekszenia efektu kierunkowego przeplywu wody przegrzanej oraz dla zwiekszenlia efektu wytapiania siarki ze zloza a takze dla zacisniecia duzych ziejacych szczelin 50 tektonicznych, stosuje sie torpedowanie zloza siar¬ ki ladunkami materialów wybuchowych lub w otworach specjalnie w tym celu wykonanych lub w otworach eksploatacyjnych, tlocznych czy tez studziennych.KI. 5 a, 41 48717 MKP E 21 b f/C/ V V V V V v v V V y V V V V V V V ¦ y V V V V V V V V V V V V f/ff.2KI. 5 a, 41 487X7 MKP E 21 b ¦' flf.3 PL