Геотехнологические способы разработки месторождений полезных ископаемых

московский 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

РЕДАКЦИОННЫЙ 

С
О
В
Е
Т 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 
МОСКОВСКОГО 
ГОСУДАРСТВЕННОГО 
ГОРНОГО 
УНИВЕРСИТЕТА 

Председатель 

Л.А. 
ПУЧКОВ 
президент 
МГГУ, 
чл. -корр. 
РАН 

Зам. 
председателя 

Л.Х. 
ГИТИС 
директор 
Издательства 
Ml I У 

Члены 
редсовета 

ИВ. 
ДЕМЕНТЬЕВ 
академик 
РАЕН 

АЛ. 
ДМИТРИЕВ 
академик 
РАЕН 

Б.А. 
К4РТОЗИЯ 
академик 
РАЕН 

А.В. 
КОРЧАК 
академик 
МЛН 
ВШ 

М.В. 
КУРЛЕНЯ 
академик 
РАН 

В. И. 
ОСИПОВ 
академик 
РАН 

В.Л. 
ПЕТРОВ 
академик 
МЛН 
ВШ 

Э.М. 
СОКОЛОВ 
академик 
МЛН 
ВШ 

К Н. 
ТРУБЕЦКОЙ 
академик 
РАН 

В.А. 
ЧАНТУРИЯ 
академик 
РАН 

Е.И 
ШЕМЯКИН 
академик 
РАН 

В Ы С Ш Е Е Г О Р Н О Е О Б Р А З О В А Н И Е 

К.Н. Лазченко 
Б.Д. Терентьев 

геОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ 
СПОСОБЫ РАЗРАБОТКИ 
МЕСТОРОЖДЕНИЙ 
ПОЛЕЗНЫХ 
ИСКОПАЕМЫХ 

Издание 
третье 

Рекомендовано 
Министерствам 
образования 
и на)ки 
Российской 
Федерации 
в 
качестве 
учебного 
пособия 
для студентов 
высшш 
учебных 
заведений, 
обучающихся 
по направлению «Горное 
дело» 

МОСКВА 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 
МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО 
ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 

2 0 0 7 

УДК 622.272 
ББК 33.24 
Л 17 

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям 
книжным для взрослых. СанПиН 1.2.1253-03», 
утвержденным 
Главным государственным санитарнъш врачом России 30 марта 
2003 г. 

Л а з ч е н к о К.Н., Т е р е в т ь е в Б.Д. 

Л 17 
Геотехнологические способы разработки месторождений 
полезных ископаемых: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд. — 
М : 
Издательство Московского государственного 
горного 
университета, 2007. — 75 с. 

Рассмотрены перспективные направления разработки месторождений 
полезных ископаемых. Особое внимание уделено проблемам отработки с использованием нетрадиционных методов: подземной газификации угольных 
пластов (ПТУ) и подземному сжиганию утлей (ПТУ). Изложены теоретические вопросы ПГУ и результаты промышленного внедрения данного метода в 
России и за рубежом. Приведены направления дальнейшего развития нетрадиционных методов разработки. 

Для студентов вузов, обучающихся по направлению «Горное дело». 

ISBN 5-7418-0073-4 

Допечатка 
тиража. 

УДК 622.272 
ББК 33.24 

ISBN 5-7418-0073-4 
К.Н. Лазченко, Б.Д. Терентьев, 
2002,2007 

© 
© 

Издательство МГГУ, 2002,2007 
Дизайн книги. Издательство 
МГГУ, 2002,2007 

СОДЕРЖАНИЕ 

Введение 
6 

1. Состояние развития технологии разработки 
месторождений полезных ископаемых на современном этапе 
8 

1.1.0 необходимости развития новых технологий разработки угля 
9 

1.2. Характерные особенности геотехнологических етодов и их классификация 
10 

1.3. Основные понятия и определения 
14 

1.4. Основные направления развития геотехнологаи 
20 

2. Подземная газификация угля (ПГУ) 
22 

2.1.Основные понятия и представления 
22 

2.2. Основные реакции газификации угля 
24 

2.3. Факторы, влияющие на процесс подземной 
газификации 
32 

2.4. Технология ПГУ 
35 

3. Вскрытие и подготовка месторождений 
42 

3.1. Основные требования 
42 

3.2. Вскрытие месторождений скважинами 
43 

3.3. Буровое оборудование 
46 

3.4. Конструкция скважин 
48 

3.5. Бурение скважин 
49 

3.6. Крепление скважин 
54 

3.7. Заканчивание скважин 
56 

3.8. Исследования в скважинах и документация.... 58 

4. Опыт подземной газификации в странах СНГ 
и за рубежом 
61 

5. Перспективы развития ПГУ 
71 

Список литературы 
75 

5 

ВВЕДЕНИЕ 

Стратегический курс развития народного хозяйства 
на всестороннюю интенсификацию, органически включает в себя разработку мер, направленных на более рациональное использование природных ресурсов при одновременном усилении охраны окружающей среды. По своему 
характеру, специальной и экономической зависимости 
названные проблемы далеко выходят за пределы хозяйственной сферы и производственных задач. В окружающей 
природной среде все более дают о себе знать процессы и 
явления, свидетельствующие о том, что связанное с НТР 
бурное индустриальное развитие во всем мире вызывает 
глубокие изменения во взаимоотношениях человека и 
природы. В этой связи чрезвычайно важным является 
обзорный анализ имеющихся и разрабатываемых новых 
технологий извлечения из недр и переработки полезных 
ископаемых, ключевым фактором развития и внедрения 
которых является ускорение темпов добычи полезных 
ископаемых и повышение экологической эффективности 
НТР в области горной технологии. 

Совершенствование технологии добычи полезных ископаемых не может быть обеспечено без резкого повышения производительности труда и снижения себестоимости 
полезных ископаемых. Известно, что практически за полвека горное дело шагнуло от кайла и лопаты до мощных 
механизированных комплексов. Однако происшедший 
скачок носит скорее количественный, чем качественный 
характер, поскольку в основе технологии добычи попрежнему лежит все те же кайло и лопата, хотя и механические. 

Поэтому так актуально именно сейчас вести поиск 
принципиально новых, нетрадиционных путей добычи 
полезных ископаемых, позволяющих избежать перемещения пустых пород, исключить присутствие под землей 

6 

ВВЕДЕНИЕ 

человека, резко увеличить производительность труда, повысить сохранность окружающей среды. 

При традиционных процессах добычи не происходит 
изменение качественных, физических или химических 
свойств добываемого продукта, поскольку последний извлекается из недр в виде дробленой кусковатой массы и 
только при дальнейшей переработке продукт труда горняка приобретает новые свойства, форму, качества и т.п. 

На современном этапе развития горного дела, когда 
добытый «кусок» обходится очень дорого, да и содержит 
с годами все уменьшающееся количество полезного компонента, его последующая переработка требует затрат не 
сопоставимых с ценностью извлекаемых продуктов. 

На основании сказанного можно предположить, что в 
ближайшее время будет невыгодно извлекать из недр ископаемое в виде «куска», потребуется избирательное извлечение полезных компонентов. 

Осуществление такого подхода к эксплуатации месторождения должно сопровождаться качественными изменениями в горном производстве и, прежде всего, переходом 
процесса добычи от уровня «куска» на уровень иона, молекулы и атома. Поэтому НТР в сфере горного производства 
во многом связана с развитием геотехнологии, как наиболее 
совершенной и «гуманной» по отношению к природе. 

При разработке и реализации перспективных планов 
и программ становится необходимым в полной мере опираться на уже имеющиеся достижения в этой области для 
рационализации природопользования. При этом важное 
значение имеет широкое внедрение безотходных и малоотходных технологий добычи и переработки на месте залегания полезного ископаемого, обогащения и переработки минерального сырья, геотехнологических и других 
методов разработки, оборотного водоснабжения, что позволяет не только в полной мере использовать все полезные компоненты, но и улучшать экологическую обстановку угольных регионов. 

7 

I СОСТОЯНИЕ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ 

1 | МЕСТОРОЖДЕНИЙ 
ПОЛЕЗНЫХ 
ИСКОПАЕМЫХ 

j НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ 

Прошло несколько тысячелетий с тех пор, как человечество начало добывать и использовать природные минеральные ресурсы, но только в относительно недавнее 
время были освоены современные промышленные методы их добычи и переработки. 

Вторая половина XX века характеризуется бурным 
развитием добычи известных и новых видов минерального сырья, являющихся источником энергии, ценными 
компонентами металлов, строительных материалов, широко используемых в черной и цветной металлургии, топливно-энергетической и химической промышленности и 
др. В настоящее время из минерального сырья извлекаются почти все химические элементы. Это стало возможным 
после того, как в середине XX века горное производство 
начало перестраиваться на базе крупной современной индустрии, а развитие горной науки, благодаря трудам многочисленных научных школ, позволило создать основы 
современной поточной и цикличной технологии добычи и 
обогащения полезных ископаемых. Масштабы мирового 
горного производства в настоящее время настолько велики, что в нем занято около 100 млн. человек [1]. 

В связи с ускоренной отработкой наиболее доступных 
и благоприятных месторождений полезных ископаемых 
значительно усложнились разработки в шахтах и рудниках: горные работы достигли глубин 3-4 км, где температуры пород достигают 50-60°С, а давление газов и воды 
исчисляется многими десятками кгс/см

2. 

Усложнение горно-технологических условий разработки потребовало разработки новых способов управления горным давлением, осушения и дегазации горных 

8