ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Способ осушения глубокозалегающих месторождений полезных ископаемых системами восстающих дренажных скважин. Технология осушения глубокозалегающих месторождений полезных ископаемых 21 века.

Рекомендуемая область пременения

Для осушения глубокозалегающих и сильно обводненных месторождений или глубоких горизонтов на действующих предприятиях.

Назначение, цели и задачи проекта

Основное назначение проекта - разработка современных высокоэффективных технологий по добычи минерального сырья. Цель – применение эффективного способа защиты глубоких горизонтов горных работ от обводнения, с применением систем восстающих (наклонных и вертикальных) дренажных скважин, закладываемых из подземных горных выработок.

Для реализации нового технического решения проблемы потребовалось решить ряд сложных теоретических, технических и организационных задач, основными из которых были следующие:

1.Разработка гидродинамического обоснования эффективности предложенного способа осушения  и методики фильтрационных расчетов систем восстающих дренажных скважин и необходимых для этого компьютерных программ.

2.Теоретические исследования для обоснования технологии бурения восстающих скважин в различных пластовых условиях.

3.Разработка технологии  бурения восстающих дренажных скважин в обводненных породах.

4.Разработка технологии безопасного вскрытия высоконапорного дренируемого горизонта.

5.Разработка устьевого оборудования для предотвращения прорывов воды при вскрытии высоконапорных водоносных горизонтов.

6.Разработка фильтровых колонн для оборудования восстающих дренажных скважин в интервале дренируемого водоносного горизонта.

7.Разработка технических требований к восстающим дренажным скважинам.

8.Проведение патентно-информационного поиска и анализ существующих в мировой практике технических средств применимых для реализации технологии сооружения восстающих дренажных скважин необходимой длины ( протяженности) в высоконапорных водоносных горизонтах.

9.Разработка конструкций параметрического ряда буровых установок для различных типов горно-геологических условий.

10.Выполнение проектно-конструкторских работ с выпуском конструкторской документации на технические средства сооружения восстающих скважин.

11.Изготовление опытных образцов новой буровой техники, проведение заводских и приемочных испытаний в промышленных условиях.

12.Создание нормативной базы и технической литературы, необходимых длч проектирования дренажных систем.

13.Освоение проектных работ с использованием предложенного способа осушения месторождений.

14.Освоение серийного (малосерийного) изготовления технических средств.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Применение для осушения глубокозалегающих месторождений известных способов (с поверхности или комбинированного) оказалось весьма ограниченным, в силу технических недостатков, характерных для указанных способов. К числу таких недостатков особенно заметно проявляющихся при значительных глубинах залегания полезных ископаемых относятся:

-необходимость бурения глубоких водопонижающих скважин большого диаметра;

-сложность конструкций скважин, пересекающих слоистую толщу покровных отложений, содержащих несколько высоконапорных водоносных горизонтов;

-неизбежное искривление скважин при бурении, что создавало трудности, связанные с поиском забоев скважин и подсечением их горными выработками с целью переоборудования их в сквозные фильтры. Для этого, как правило, требовалось проходка дополнительного метража горных выработок;

-необходимость оборудования погружными насосами и проведения одновременной откачки воды из большого числа скважин, что заметно снижает эксплуатационную надежность дренажной системы;

-неоходимость выполнения значительных объемов ремонтных работ по замене погружных насосов;

-значительные трудности и затраты вызванные сложностью выполнения гидроизоляционных работ в целях предотвращения смешения вод и дополнительного их поступления в горные выработки;

-возможность проникновения с поверхности через устья скважин ( по затрубному пространству) различных загрязнений в дренажные воды и водоносные горизонты, пересекаемые водопонижающими скважинами;

-сложность электроснабжения и автоматизации работы водопонижающих скважин;

-необходимость сооружения весьма протяженных коллекторов для отведения дренажных вод, сложности их эксплуатации в суровых климатических условиях.

-ликвидация вскрышными работами части водопонижающих скважин при отработке месторождения открытым способом, что вынуждает бурить новые скважины и ведет к удорожанию конечной продукции;

-необходимость оставления в водопонижающих скважинах значительного столба воды для создания нормальных условий эксплуатации насосного оборудования, что не позволяет достичь требуемого снижения уровня подземных вод;

-сложность оперативного и надежного управления водоотбором и уровневым режимом вод при осушении слабопроницаемых водоносных горизонтов.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Разработанный способ защиты горных работ от обводнения на глубоких месторождениях состоит из линенйных и кольцевых установок или иным образом расположенных восстающих дренажных скважин, сооруженных из подземных горных выработок. Способ включает технологии бурения восстающих скважин из подземных горных выработок, технологию безопасного вскрытия и оборудования высоконапорных водоносных горизонтов водоприемными фильтрами, обеспечивающими продолжительный срок эксплуатации скважин и практически предотвращающими суффозионный вынос мелких фракций водовмещающих пород.

Для реализации предложенной технологии осушения применительно к различным геолого-структурным особенностям и горно-техническим условиям месторождений разработан параметрический ряд буровых установок:

-УПБ-1 М, УДБ-8, УДБ-9, УДБ-12, УДБ-8-01 и УДБ-8-01М, предназначенных для сооружения восстающих скважин из подземных горных выработок под высокими напорами подземных вод, Основные технические данные по разработанным буровым установкам приведены в таблице.

 Одновременно авторами разработан комплекс технологического оборудования, предназначенного для обеспечения безопасности выполнения работ по сооружению восстающих скважин, для всех типов и моделей буровых установок:

- разработана проектно-конструкторская документация;

-изготовлены экспериментальные и опытные образцы;

-проведены заводские и опытно-промышленные испытания буровой техники;

-проведены ведомственные ( или межведомственные) приемочные испытания.

На производственной базе института ВИОГЕМ налажен малосерийный выпуск разработанных буроых установок по заказам горных предприятий и подрядных организаций. На 31.12.2005 года заказчикам поставлено 79 буровых установок.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Внедрение предложенного способа, технологий и технических средств позволили горнодобывающим предприятиям существенно снизить капитальные и эксплуатационные расходы на осушение глубоких месторождений. Суммарный годовой эффект от внедрения результатов работы авторов превышет 120 млн.рублей. Анализ мирового рынка свидетельствует, что разработанная технология является конкурентноспособной.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Эффект преимущества разработанной технологии позволяет устранить присущие поверхностному и комбинированному способам осушения недостатки.                                                                                                  

 Новый способ осушения месторождений позволяет обеспечить выполнение современных экологических требований по охране и рациональному использованию водных ресурсов и в определенной мере реализовать на практике ноосферный подход к рассматриваемой проблеме. В целях обеспечения глубины проработки проектных решений и использования многовариантности разработаны и реализованы компьютерные технологии и методика численного моделирования процесса осушения месторождений с помощью систем восстающих дренажных скважин. К настоящему времени системы восстающих дренажных скважин построены, введены в эксплуатацию и продолжают развиваться в комплексе с проведением горных работ на предприятиях России, Казахстана, Украины и стран дальнего зарубежья.

Новые потребительские свойства продукции

-снижение энергоемкости
-снижение металлоемкости
-снижение трудоемкости
-экологическая безопасность

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

- высокая надежность системы
- высокая технологическая эффективность

Стадия и уровень разработки

В настоящее время системы восстающих дренажных скважин внедрены на Стойленском, Михайловском иЛебединских ГОКах, на строящемся Яковлевском подземном руднике КМА; в Казахстане на Качарском и Донском ГОКах, на карьере «Богатырь» в Экибастузском угольном бассейне; в Украине на Запорожском железорудном комбинате, в Китае на руднике Мааньшанского металлургического комбината, в Чехии- на месторождении Гамр ( продана лицензия) и других объектах ( Северникель, УНЛ в г.Протвино).
В июне текущего года данные разработки прошли презентацию на деловоц встрече горнопромышленников в угольном бассейне США ( г.Чарлстон штат Западная Виргиния).

Предлагаемые инвестиции

50 млн. руб.

Рынки сбыта

1. Алмазодобывающие ГОКи Якутии.
2.Норильская группа полиметаллических рудников.
3.Горевское свинцово-никелевое месторождение
4.Китай.

Возможность и эффективность импортозамещения

Имеется возможность импортозамещения. Каждая буровая установка позволяет обеспечить экономию в размере 500 тысяч рублей.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

Срок окупаемости проекта определяется в зависимости от объема работ на конкретном объекте внедрения данного способа осушения.

Дата поступления материала

12.09.2006