Весь технологический процесс добычи можно подразделить на единичные процессы, причем критерием их классификации может быть цель, для достижения которой предназначен данный процесс. Основные операции современных технологических методов и способы их осуществления приведены в таблице 4.1. Большинство процессов хорошо изучено и для их расчета разработаны теоретические основы и методы расчета. В то же время в отличие от фундаментальных наук, где на основе известных законов можно найти одно определенное решение, в горном деле, прежде всего, нужно учитывать экономику метода, обусловленную местом и временем.
Часто рекомендации, основанные на физико-химических законах могут оказаться далекими от оптимальных. Так, например, процесс ПГУ на первой стадии строили из условия подобия с наземной газификацией, когда для создания максимально развитой поверхности контакта угольный пласт предварительно дробили на куски, так как скорость превращения пропорциональна величине контакта. Но такой процесс не обеспечивал оптимальных результатов, и современная подземная газификация ведется в канале нераздробленного угольного пласта.
Создавая процесс, прежде всего нужно руководствоваться поиском решений оптимальных с технической, а следовательно, и экономической точки зрения, т.е. целесообразно достичь максимального извлечения полезного ископаемого при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах.
Учет всего вышесказанного приводит к установлению технологических принципов, которые утверждают, что процесс должен вестись при: 1) возможно более высокой движущей силе и наилучшем использовании разности потенциалов на каждом этапе технологического процесса; 2) наибольшем извлечении; 3) наилучшем использовании энергии; 4) наилучшем использовании оборудования; 5) технологической соразмерности и оптимизации процесса; 6) наименьшем нарушении окружающей среды; 7) создании наиболее комфортных условий труда.
Движущая сила — это разность потенциалов, характерных для данного процесса, которая выражает удаленность систем от состояния равновесия. Например, для массообмена движущая сила — разность концентраций; для теплообмена — разность температур, для электрического тока — разность напряжений, а разность давлений — движущая сила для превращения этой работы в кинетическую энергию поля. Остальные принципы фактически не требуют пояснений, но требуют учета и оценки при разработке технологии добычи.
Таблица 4.1 – Операции и способы их осуществления
Операции | Способы осуществления |
Эксплуатационная разведка | Уточнение физико-геологической обстановки; получение полной характеристики рудного тела и вмещающих пород; геометризация рудного тела; уточнение запасов; выделение разностей руд; определение гидрогеологических параметров скважин и пласта |
Вскрытие | Бурение, подготовка и оборудование добычных скважин для обеспечения доступа рабочих агентов к рудному телу; детализация строения и состава рудного тела |
Подготовительные | Прокладка подъездных дорог, сетей электроснабжения, участковых трубопроводов, устройство участковых КРП |
Производство рабочих агентов | Обеспечение добычного участка рабочими флюидами |
Очистная выемка, доставка, подъем | Перевод полезного компонента в подвижное состояние; управление процессом добычи, доставка к скважине и выдача продуктивного флюида на поверхность |
Управление горным давлением | Контроль и управление сдвижением горных пород и поверхности для обеспечения безопасности ведения горных работ и полноты извлечения полезного ископаемого |
Транспорт | Гидротранспортирование добытых флюидов от добычных скважин на склад и фабрику |
Переработка и складирование | Переработка добытых флюидов, регенерация рабочих флюидов. Размещение в хранилищах отходов и продуктов |
Рекультивация | Вовлечение отторженных горными работами земель в использование, восстановление ценности поверхности земли |