Разработка методики по подсчёту вскрытых запасов месторождений урана эксплуатируемых при подземном скважинном
Введение
В настоящее время становится очевидным, что стремительно возрастающие потребности современного общества в энергии в ближайшем будущем реально могут быть удовлетворены в основном за счет создания атомных электростанций (АЭС), работающих преимущественно на урановом топливе.
Поиски и разведка новых месторождений урана являются задачей, которую приходится сейчас решать геологическим службам всех промышленно развитых стран. В силу сложности геологического строения и высокой изменчивости геологоразведочных параметров месторождения урана представляют собой объекты, разведка и оценка которых являются сравнительно дорогостоящими.
Современное состояние научно-технической проблемы заключается в эффективности производства и потребления энергии, в значительной степени определяющие уровень развития страны и благосостояния ее населения. В двадцатом столетии потребление энергии человечеством увеличивалось примерно в 2-3 раза, через каждые 30 лет и продолжает увеличиваться, хотя и с меньшими темпами. Это придает энергетике особый характер как отрасли национальной экономики, без развития которой нельзя решить задачи развития народного хозяйства и подъема жизненного уровня людей.
В настоящее время месторождения со сложными горно-геологическими условиями, представленными многоярусным залеганием рудных залежей отрабатываются традиционными методами ПСВ урана. Однако, в процессе проведения ПСВ образуются ряд некорректных допущений и сложностей, таких как:
не подтверждение запасов;
допущение ошибок при сооружении блоков;
не правильная посадка фильтров;
образование застойных зон;
низкий коэффициент фильтрации пород;
не учитываются линзы не проницаемых пород;
кольматация пласта, фильтра.
Целью настоящей работы является применение новой методики для подсчета вскрытых запасов урана.
Задачи исследования:
анализ существующего метода подсчета запасов урана;
описание предлагаемого нового метода подсчета
обработка результатов исследования и выдача рекомендаций.
Объектом исследования является сложное гидрогенное месторождение урана.
Предмет исследования – методики по подсчету вскрытых запасов месторождений урана.
Практическая значимость работы заключается в выборе новой методики подсчета вскрытых запасов урана, что обеспечит точность и сократит время выполнения расчетов.
1. Перспективы и проблемы урановой промышленности
Актуальность работы обусловлена постоянно возрастающими потребностями, как в мире, так и России в урановом сырье, являющимся стратегическим продуктом, нашедшим широкое применение в атомной энергетике, ядерном оружейном комплексе, атомном ледокольном флоте и прочих направлениях. Нынешние внутренние потребности страны в отношении урана превышают возможности его восполнения за счет добычи на отечественных месторождениях и компенсируются складскими запасами, а также импортом из-за рубежа (Казахстан, Узбекистан, Австралия) [1, 4]. В будущем, при активно развивающейся атомной энергетике, наши потребности в сырье будут только возрастать. Для устранения дефицита необходимо резко увеличить добычу урана. Россия, будучи одним из мировых лидеров в производстве ядерного топлива обязана иметь свою надежную минерально-сырьевую базу, обеспечивающую устойчивое развитие нынешних и создание новых горно-рудных предприятий. Для решения поставленной проблемы было решено провести изучение особенностей строения рудовмещающей структуры уранового месторождения.
Ресурсы урана насчитывают примерно 319 тыс. т, или около 6% извлекаемых мировых запасов [5]. Четвертичные породы, среди которых выделяются элювиальные, делювиальные и аллювиальные отложения, хотя и развиты на всей площади месторождения, но мощность их незначительна. В пределах месторождения архейский метаморфический комплекс представлен образованиями верхнее-алданской (ее верхней подсвитой) и федоровской свит. Разрывные нарушения являются главными элементами геологического строения месторождения, поскольку часть из них вмещают промышленное урановое оруденение, а другие оказывают влияние на его локализацию. В мезозое вследствие гидротермально-метасоматических процессов сформировались метасоматитовые тела с образованием урановых минералов и золотосодержащего пирита.
Уран является главным металлом ядерной энергетики настоящее качество сырья для изготовления ядерного топлива и производства электрической и тепловой энергии.
Вопрос подтвержденных и прогнозных запасов и определения тенденций добычи уранового сырья сегодня является важным для всех без исключения стран мира. Украина по подтвержденным запасам и объемам добычи урана входит в первую десятку стран мира и является ведущей в Европе. Однако в последние десятилетия на урановых рудниках сложилась катастрофическая экологическая ситуация [1-4].
Эксплуатация рудников привела к многомиллионным убыткам, угрозы здоровью и ухудшение условий проживания людей, снижение биологического разнообразия.
Несовершенная технология разработки месторождений с использованием традиционных методов без особых учетов экологических требований обусловила ускорение процессов загрязнения почв, воздуха, подземных и поверхностных вод, привела к активизации проседания земной поверхности, провалообразование, эрозии и тому подобное. Масштабы проявлений проседания и сопутствующих процессов огромны.
В зонах провальной опасности оказались не только территории шахт и карьеров, но и многочисленные участки за их пределами.
Сегодня добычи урана происходит во многих странах мира, а лидером по запасам и добыче урановых руд длительное время оставалась Канада.
Сегодня первое место по легкодобываемому урану занимают страны Азиатско-Тихоокеанского региона (615000 т), второе - страны СНГ (564 300 т), третье - Сахара и Южная Африка (453600 т), четвертое - Северная Америка (420 000 т) [5, 6].
Урановые запасы обнаружены в 53 странах мира, однако добычи урана происходит только в 25 странах мира. Это свидетельствует о том, что некоторым странам более рентабельно покупать импортируемый уран, чем самостоятельно заниматься добычей [6; 7].
Канада длительное время занимала первое место по запасам и добыче урана в мире. Это объяснялось тем, что ее месторождения связаны с докембрийскими кварцевыми конгломератами, состоящие из минералов, содержащих урановую смолку.
Темпы добычи урана в Канаде, в общем, являются стабильными, хотя в целом немного сократились. Наибольшее снижение темпов наблюдалось только в 2007 году.
Это можно объяснить тем, что на этот период пришлось закрытие многих старых рудников, выработавших свои ресурсы, иВведение
в эксплуатацию новых [6; 7].
Крупнейшие мировые запасы урана на сегодня сосредоточены в Австралии (24,5%). Однако, несмотря на этот показатель, страна занимает третье место по мировой добычи урана. Это можно объяснить тем, что добыча этого компонента ведется на трех рудниках, а другие с запасами более 1500000 т, находятся на стадии разработки [7].
В Австралии наблюдаются тенденции постоянного роста уранового добычи. Такой рост производства урана обусловлено увеличением добычи на австралийских рудниках Рейнджер и Олимпик-Дам [6; 7].
Вообще темпы австралийского добычи урана постоянно увеличиваться.
В Казахстане сосредоточено примерно пятую часть мировых запасов урана.
Общие ресурсы урана более 1500000 т (около 18%). В течение четырех лет Казахстан постоянно увеличивал добычу, однако оставался на третьем месте по темпам мирового уранодобычи. Только в 2009г. Ему удалось выйти на первое место (добыто 13 500 т на 21 руднике) [7]. В 2010 г. Добыча составила 17803 т.
Рост добычи урана в этой стране стало возможным благодаря введению в действие новых рудников, а также увеличению производственных мощностей действующих предприятий. На 2011 г. в Казахстане планируется увеличить добычу урана [7].
В общем, проанализировав вышеуказанные три страны, можно сделать вывод, что добыча урана с каждым годом имеет тенденции увеличения.
Однако не все страны поддерживают такую позицию. В частности, Франция и Германия добывают несколько тонн урана в год из шахтных вод в ходе рекультивации добывающих предприятий.
Объемы добычи урана Францией очень незначительны. Наблюдается практически постоянное уменьшение этих показателей.
Так, в 2007г. Эта страна не добыла ни одной тонны урановой руды.
Однако все сказанное не мешает Франции стабильно развивать свою атомную энергетику и укреплять лидирующее положение на рынке атомной энергетики за счет импортируемого сырья [6; 7].
Последнее объясняется тем, что сегодня национальная французская компания AREVA по объемам добычи урана в других странах занимает второе место в мире - более 6 тыс
Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы
. т/год.
В Казахстане французская компания увеличила производство урана до 2 тыс. Т в 2009г. В рамках совместного предприятия, в котором доля AREVA составляет 51%.
Объем добычи урана в Казахстане составляет почти 40% от добычи в мире. При этом в мире сохраняется неблагоприятная ценовая конъюнктура
Казахстан продолжает лидировать на мировом рынке урана, сообщает министерство энергетики, подводя предварительные итоги 2019 года.
Также отмечается неблагоприятная ценовая конъюнктура на мировом рынке урана. В связи с этим в отрасли запущены проекты для производства и сбыта урановой продукции более высокого передела, с высокой добавленной стоимостью.
На Ульбинском металлургическом заводе реализуется проект по производству тепловыделяющих сборок (ТВС) для атомных станций. Мощность проекта составляет 200 тонн урана ТВС в год на внешний рынок сбыта (Китай – 100%). Планируется, что проект будет завершен в следующем году.
Отмечается, что проект позволит увеличить доход на единицу добытого урана за счет увеличения глубины переработки и загрузить мощности Ульбинского металлургического завода.
Более 80 % добычи урана в Казахстане осуществляется в рамках совместных предприятий АО «НАК «Казатомпром» с мировыми компаниями. Доля компании на мировом рынке добычи природного урана в 2019 г. составила 24%.
Основные минеральные активы расположены в следующих областях РК:
Кызылординская область (Шиелийский и Жанакорганский районы);
Туркестанская область (Сузакский и Отырарский районы);
Северо-Казахстанская область (Уалихановский район);
Акмолинская область (Енбекшильдерский район).
В 2019 г. объем добычи урана составил 22,8 тыс. тонн. По данному показателю Казахстан занимает первое место в мире.
Во Франции есть незначительные запасы урана, и пока компания не намерена добывать уран у себя в стране, месторождения относятся к категории высокой себестоимости [5].
Таким образом, атомная промышленность Франции развивается за счет других стран, а в случае мирового дефицита урана, эта страна сможет расконсервировать свои месторождения и получит возможность занять лидирующие позиции в мире.
На сегодня урановая отрасль, несмотря на существующие позитивные признаки, имеет ряд проблем, связанных с обеспечением экологической безопасности. Эти проблемы важны, поскольку и добыча, и переработка урана является стадией производства ядерных материалов, которая приводит к воздействию на окружающую среду различных поражающих факторов [9].
Негативное влияние уранового производства на окружающую среду начинается с геологоразведочных работ.
Отвод плодородных земель под горные отводы (рудники, карьеры, шахты, отвалы, хвостохранилище) приводит к нарушению естественных гидрогеологических режимов подземных и поверхностных водотоков, трансформации или уничтожение основы продуктивного ландшафта - почвенного покрова.
Изменение инженерно-геологических условий территорий, входящих в зону техногенного воздействия горных выработок, связанная с нарушением земной поверхности в качестве основы для инженерных сооружений и коммуникаций вследствие деформаций на участках интенсивного проседания земной поверхности, потери сельскохозяйственных площадей благодаря выему горной массы из шахт и переотложения ее на новые места.
Водопритока способствуют развитию и активизации процессов проседания земной поверхности, нехарактерных для естественноисторических условий урановых отложений, затопление шахт, образованию снижений и провалов, вызывает процессы подтопления и затопления [4]. Добыча сырья на урановых шахтах приводит к образованию большого количества радиоактивной пыли.
Эта пыль и радиоактивные газы, выделяемые могут попасть в атмосферу во время вентилирования шахт.
На обогатительных фабриках урановая руда дробится и распыляется, и в воздух может попадать не только радиоактивная пыль, но и ядовитые вещества такие, как ванадий, мышьяк, селен и др. В результате экологическое состояние окружающей среды стремительно ухудшается [1].
Важным фактором, влияющим на экологическую среду урановых месторождений, стало создание своеобразного техногенного рельефа: формирование подземного выработанного пространства, складирование вскрышных пород в отвалах и промышленных отходах, в хвостохранилищах и тому подобное.
Добыча из недр только одного урана без добычи сопутствующих компонентов привело к тому, что около 80% горной массы является отходами производства, которые накапливаются в отвалах и хвостохранилищах. Большинство хвостохранилищ были неправильно законсервированы и составляют долгосрочную экологическую проблему.
Практически все хвостохранилища находятся в аварийном состоянии. Их неотделимые составляющие - водонасосные станции и трубопроводы - полностью уничтожены; подачу воды на хвостохранилища для защиты прилегающих территорий от радиоактивной пыли прекращена. Это привело к появлению открытых участков.
В результате инфильтрации шахтных вод через их днища, борта и основы дамб, содержащих большое количество продуктов распада природного урана, происходит загрязнение подземных вод, водоемов на участках размещения прудов накопителей и хвостохранилищ.
Распространение радиоактивно и химически загрязненных вод в водоносных горизонтах сокращает ресурсы питьевого и технического водоснабжения промышленных районов, затрудняет использование поверхностных водопливов, геохимический режим которых в значительной степени формируется под влиянием подземного водотока.
Учитывая тот факт, что в нашей стране отсутствуют действующие нормативно-правовые акты, регулирующие соблюдение экологической безопасности уранодобывающего производства, и внедренную научнообоснованную систему мер такой безопасности, территории месторождений, шахт и многочисленные участки за их пределами создают реальный риск катастрофического нарушения экологогеологического состояния. А возвращение к естественному состоянию принципиально невозможно [7].
Необходимость развития уранового производства определяется международными и внутренними тенденциями развития ядерной отрасли. В связи с этим, стратегической задачей на сегодня является создание мощностей по фабрикации ядерного топлива, причем обязательным условием должно стать размещение мощностей на территории страны.
Рост в результате небрежной эксплуатации мощностей уранового производства негативно влияет на все компоненты окружающей среды: воздух, почвы, поверхностные и подземные воды.
Крупнейшей экологической проблемой является хвостохранилища, которые приводят к значительному повышению уровня загрязнения окружающей среды, к ухудшению гидрогеологических, гидрологических, инженерно-геодинамических условий и влияют на деформационные процессы земной поверхности.
Продолжение современной политики по эксплуатации уран-рудных месторождений без принятия соответствующих управленческих, законодательных, научных, практических решений приведет к кризисному положению, которое будет выражено в необратимых изменениях среды обитания человека.
2. Подсчет запасов вскрытых запасов месторождений урана
2.1 Методика подсчета запасов геологических блоков
Подсчет запасов категорий С и С2 выполнен способом геологических блоков.
Метод геологических блоков, впервые описанный В.И.Смирновым в 1950 г., является самым простым и наименее трудоемким [6].
Выбор способа подсчета обусловлен особенностями методики разведки, проведенной вертикальными буровыми скважинами по прямоугольной сети, субгоризонтальным залеганием и пластово-линзообразной морфологией рудных залежей, линейные размеры которых в плане многократно превышают рудные мощности. В сочетании с изменчивостью морфологии оруденения в пределах продуктивного горизонта, все это делает нецелесообразным применение других способов подсчета. Применение способа геологических блоков позволило для вывода средних параметров по подсчетным блокам использовать данные не только по сетевым скважинам, но и по скважинам, пробуренным на дополнительных профилях, гидрогеологическим и другим скважинам различного назначения.
Подсчет запасов проведен по формуле:
Р=Б*Кр*р(1)
где:Р - запасы металла в т;
Б - площадь блоков в плане в тыс.м2;
Кр - площадной коэффициент рудоносности;
р - удельная продуктивность по блоку в кг/м2, определяемая как произведение среднего метропроцента по блоку на объемный вес руды:
р = m*с*d*10,(2)
где:
m - средняя мощность руды в блоке, м
с - среднее содержание руды в блоке, %
d - объемный вес руды, т/м
Кроме запасов металла, при подсчете оцениваются:
Мо - общая мощность проницаемых отложений блока в м;
m - средняя рудная мощность блока, м;
С - среднее содержание урана в рудной массе, выделенное по борту 0,01%;
Vр - объем рудной массы, включенной в блок в тыс.м ;
Qр - рудная масса блока в тыс.т;
Подсчет запасов выполнен в соответствии с установленными кондициями и с учетом требований «Инструкции по применению классификации запасов к гидрогенным месторождениям урана», 2008 г
50% реферата недоступно для прочтения
Закажи написание реферата по выбранной теме всего за пару кликов. Персональная работа в кратчайшее
время!
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
