Основные понятия и определения физико-химической геотехнологии

ФХГ - наука о свойствах среды, процессах и технологиях добычи полезных ископаемых и средствах извлечения, осуществляемых без присутствия людей под землей. Эта дисциплина наряду с горной средой, геотехнологическими процессами добычи и средствами извлечения изучает химию и физику явлений, протекающих при этом в недрах земли.
Предметом ФХГ как науки является изучение различных реальных объектов горной промышленности (месторождения, методы, средства добычи, процессы, явления т.д.), рассматривать которые надо во взаимосвязи с физикогеологическими условиями.
Наиболее полно характеризовать условия залегания месторождения полезных ископаемых при его разработке можно, используя понятие «физико-геологическая обстановка», которое включает в себя характеристики геологических, гидрологических и геотермических условий залегания месторождения, а также физических и химических свойств полезного ископаемого и вмещающих пород, рассматриваемых во взаимосвязи с возможными методами разработки.
Часть месторождения в зоне целенаправленного изменения состояния полезного ископаемого, представленная горной породой и насыщающими ее флюидами, правомерно характеризовать понятием «горная среда». В отличие от горных пород, представляющих собой различные минеральные ассоциации, горная среда - это одна или несколько гетерогенных систем с различными компонентами, присутствующими в твердой, жидкой и газообразной фазах.
Геотехнологическая система - совокупность горной среды, физических или химических процессов добычи и средств для их реализации. В геотехнологической системе можно выделить ряд основных элементов. Например, таким элементом является узел приготовления рабочих агентов и переработки продуктивных растворов. Основным элементом является также транспортная магистраль - скважина, пробуренная в месте залегания полезного ископаемого, открывающая доступ рабочих агентов к залежи и обеспечивающая выдачу полезного ископаемого на гаоверхность.
Рабочая зона - часть горной среды, охваченной воздействием рабочих агентов, состоящая из различных фаз (твердой, жидкой, газообразной), образующих систему с однородными частями, разделенными физическими границами. Компоненты системы - вещества, из которых образуются все фазы данной системы. К физическим свойствам компонентов относятся плотность, электро- и теплопроводность и т.д. Свойства веществ, характеризующие их способность участвовать в химических реакциях (процессах превращения одних веществ в другие), называют химическими.
Геотехнологические свойства полезных ископаемых определяют их способность переходить в подвижное состояние с помощью размыва, растворения, выщелачивания, горения, плавления, возгонки и т.д. Геотехнологические процессы перевода полезных ископаемых в подвижное состояние разделяются на тепловые, массообменные, химические и гидромеханические.
Основной принцип ФХГ можно сформулировать как исследование процесса добычи и изменений горной среды под влиянием рабочих агентов с целью перевода полезного ископаемого в подвижное состояние и извлечения его на поверхность, причем одно из возможных превращений для данной геотехнологической системы является доминирующим. Исходя из этого принципа в ФХГ следует выделить три основных направления:
1) изучение влияния физико-геологической обстановки и горной среды на процесс перевода полезного ископаемого в подвижное состояние;
2) изучение собственно превращений химического и физического характера (установление природы процесса и последовательности протекания отдельных стадий);
3) изыскание средств осуществления процессов добычи.
Конечная цель ФХГ - развитие геотехнологических способов добычи, прогнозирование протекания процессов и оптимизация параметров технологии.
Для осуществления технологического режима требуется решение целого комплекса научных, технических и экономических вопросов: выбор рабочих агентов и способ их доставки к рудному телу; управление технологическим процессом добычи (движением рабочих агентов в массиве, транспортированием полезного ископаемого на поверхность); переработка продуктивных флюидов. Решение этих вопросов должно обеспечивать высокую технологическую эффективность и экономическую рентабельность геотехнологических способов добычи.

---