Чтение онлайн

Рис. 1. Схема отработки пластовых месторождений выщелачиванием через скважины: 1 — узел приготовления растворов; 2 — нагнетательные скважины; 3 — дренажные скважины; 4 — компрессор; 5 — воздухопровод для эрлифта продуктивных растворов; 6 — коллектор для продуктивных растворов; 7 — отстойник; 8 — установка для переработки раствора.

Подзе'мное растворе'ние полезных ископаемых, метод добычи полезного ископаемого через скважины растворением водой на месте его залегания. Применяется для разработки залежей каменной и калийных солей.

Добыча рассолов каменной соли через скважины известна с 12—14 вв. (см. Бурение ). Технология управляемого П. р. солей была предложена Е. Н. Трэпом (США) в 1933 и усовершенствована в СССР П. А. Кулле и П. С. Бобко. П. р. калийных солей в промышленном масштабе освоено в Саскачеване (Канада) только в 1964.

При П. р. соляная залежь вскрывается скважиной, которая оборудуется концентрично расположенными свободновисящими рабочими колоннами: водоподающей и рассолозаборной (рис. ). Растворитель — вода поступает в соляную залежь под давлением по кольцевому зазору между рассолозаборной и водоподающей колоннами.

Для получения рассолов промышленной концентрации (305—310 г/л ) отработка продуктивной толщи ведётся в камерах ступенями снизу вверх. К кровле камеры подаётся нерастворитель — нефть, керосин или воздух, который предохраняет потолочину от растворения. Растворитель, нагнетаемый в камеру, легче заполняющего рассола. Поэтому он всплывает к верхней части камеры и, соприкасаясь с массивом соли, постепенно насыщается и опускается до башмака рассолозаборной колонны. Рассол под остаточным давлением извлекается по рассолоподъёмной колонне на поверхность. От скважины по трубопроводам рассол направляется через контрольно-распределительный пункт в резервуар кондиционного рассола, откуда транспортируется к потребителям. Растворы, получаемые методом П. р., являются исходным сырьём для извлечения хлора, соды, пищевой соли и других продуктов. В 1973 в СССР методом П. р. добыто более 20 млн. м3 рассолов.

Развитие П. р. связано с интенсификацией процесса конгруэнтного растворения и внедрением способов избирательного растворения (применением добавок тяжёлых металлов, созданием магнитного поля, использованием нагретого растворителя и др.).

П. р. используется также для создания в соляных отложениях ёмкостей-хранилищ нефтепродуктов и сжиженных газов. См. также Геотехнология .

Лит.: Здановский А. Б., Галургия, Л., 1972.

Е. Ж. Аренс.

Схема добычи каменной соли подземным растворением: 1 — основная тампонажная колонна; 2 — соляной пласт; 3 — водоподающая колонна; 4 — рассолоподъёмная колонна; 5 — водопровод; 6 — рассолопровод; 7 — трубопровод нерастворителя.

Подзе'мно-ми'нная борьба' , способ боевых действий войск при атаке и обороне крепостей , укрепленных городов, позиций, основанный на устройстве и использовании воюющими сторонами подземных ходов (галерей минных ). Ведение П.-м. б. известно с древних времён, когда осаждающие скрытно подводили под стенами города подземные ходы (галереи) с целью проникнуть по ним в осажденный город и, овладев воротами, впустить атакующих. Подкоп мог заканчиваться под крепостной стеной камерой, которая укреплялась деревянными стойками. При их поджигании и сгорании происходил обвал участка крепостной стены; через образовавшийся пролом в крепость (город) врывались осаждающие. Задача осажденных заключалась в своевременном обнаружении и разрушении, а также в затоплении или задымлении подземных ходов противника. С конца 15 в. при ведении П.-м. б. стали применять порох сначала для подрывания стоек в минных камерах под крепостными стенами, а затем для непосредственного подрывания стен крепости. Русские войска умело использовали П.-м. б. при обороне своих крепостей (Псков, 1581, Троице-Сергиева лавра, 1608) и при осаде укрепленных городов. Особенно успешно русские войска вели П.-м. б. при обороне Севастополя (1854—55), в ходе которой использовали контрминные галереи и минные горны. После 1-й мировой войны 1914—18 с дальнейшим развитием средств поражения и изменением способов ведения боевых действий П.-м. б. утратила своё значение.

Подзе'мные во'ды , воды, находящиеся в толщах горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и парообразном состоянии. В зависимости от характера пустот водовмещающих пород П. в. делятся на поровые — в песках, галечниках и др. обломочных породах, трещинные (жильные) — в скальных породах (гранитах, песчаниках) и карстовые (трещинно-карстовые) — в растворимых породах (известняках, доломитах, гипсах и др.).

П. в., перемещающиеся под влиянием силы тяжести, называются гравитационными, или свободными, в отличие от вод, связанных, удерживаемых молекулярными силами, — гигроскопических, плёночных, капиллярных и кристаллизационных. Слои горных пород, насыщенные гравитационной водой, образуют водоносные горизонты , или пласты, объединяющиеся в водоносные комплексы. П. в. обладают различной степенью водопроницаемости и водоотдачи (способностью вытекать из водоносной породы под влиянием силы тяжести). Первый от поверхности Земли постоянно существующий безнапорный водоносный горизонт называется горизонтом грунтовых вод . Непосредственно над их поверхностью (зеркалом грунтовых вод) распространены капиллярные воды, которые могут быть и подвешенными, т. е. несообщающимися с зеркалом грунтовых вод. Всё пространство от поверхности Земли до зеркала грунтовых вод называется зоной аэрации, в которой происходит просачивание вод с поверхности. В зоне аэрации на отдельных разобщённых прослоях пород, обладающих меньшей фильтрационной способностью, в период питания грунтовых вод образуются временные скопления П. в., называются верховодкой. Водоносные горизонты, залегающие ниже грунтовых вод, отделяются от них пластами водонепроницаемых (водоупорных) или слабопроницаемых пород и называются горизонтами межпластовых вод. Они обычно находятся под гидростатическим давлением (см. Артезианские воды ); реже имеют свободную поверхность и безнапорны (см. Безнапорные воды ). Область питания межпластовых вод находится в местах выхода водовмещающих пород на дневную поверхность (или в местах их неглубокого залегания); питание происходит также и путём перетекания воды из других водоносных горизонтов.

П. в. — природные растворы, содержащие свыше 60 химических элементов (в наибольших количествах — К, Na, Са, Mg, Fe, Al, Cl, S, С, Si, N, О, Н), а также микроорганизмы (окисляющие и восстанавливающие различные вещества). Как правило, П. в. насыщены газами (CO2 , O2 , N2 , C2 H2 и др.). По степени минерализации П. в. подразделяют (по В. И. Вернадскому) на пресные (до 1 г/л ), солоноватые (от 1 до 10 г/л ), солёные (от 10 до 50 г/л ) и подземные рассолы (св. 50 г/л ); в более поздних классификациях к подземным рассолам относят воды с минерализацией свыше 36 г/л . По температурным данным (в °С) различают переохлажденные П. в. (ниже 0), весьма холодные (от 0 до —4), холодные (от —4 до —20), тёплые (от 2 до 37), горячие (от 37 до 50), весьма горячие (от 50 до 100) и перегретые (свыше 100).

По происхождению выделяется несколько типов П. в. Инфильтрационные воды образуются благодаря просачиванию с поверхности Земли дождевых, талых и речных вод. По составу они преимущественно гидрокарбонатно-кальциевые и магниевые. При выщелачивании гипсоносных пород формируются сульфатно-кальциевые, а при растворении соленосных — хлоридно-натриевые воды. Конденсационные П. в. образуются в результате конденсации водяных паров в порах или трещинах пород. Седиментационные воды формируются в процессе геологического осадкообразования и обычно представляют собой измененные захороненные воды морского происхождения — хлоридно-натриевые, хлоридно-кальциево-натриевые и др. К ним же относятся погребённые рассолы солеродных бассейнов, а также ультрапресные воды песчаных линз в моренных отложениях. Воды, образующиеся из магмы при её кристаллизации и при метаморфизме горных пород, называются магматогенными, или ювенильными (по терминологии Э. Зюсса ).

Одним из показателей природной обстановки формирования П. в. является состав растворённых и свободно выделяющихся газов. Для верхних водоносных горизонтов с окислительной обстановкой характерно присутствие кислорода, азота для нижних частей разреза, где преобладает восстановительная среда, типичны газы биохимического происхождения (сероводород, метан). В очагах интрузий и термометаморфизма распространены воды, насыщенные углекислым газом (углекислые воды Кавказа, Памира, Забайкалья). У кратеров вулканов встречаются кислые сульфатные воды (т. н. фумарольные термы). Во многих водонапорных системах, которыми являются часто крупные артезианские бассейны, выделяют три зоны, различающиеся степенью интенсивности водообмена с поверхностными водами и составом П. в. Верхние и краевые части бассейнов заняты обычно инфильтрационными пресными водами зоны активного водообмена (по Н. К. Игнатовичу), или активной циркуляции. В центральных глубоких частях бассейнов выделяется зона весьма замедленного водообмена, или застойного режима, где распространены высокоминерализованные воды. В промежуточной зоне относительно замедленного или затруднённого водообмена развиты смешанные воды различного состава.

Закономерности распространения П. в. зависят от многих геологических и физико-географических факторов. В пределах платформ и краевых прогибов развиты артезианские бассейны и склоны (на территории СССР, например, Западно-Сибирский артезианский бассейн , Московский артезианский бассейн , Прибалтийский артезианский бассейн ). На платформах встречаются большие по площади участки с высокоподнятым докембрийским кристаллическим фундаментом, характеризующиеся развитием трещинных вод (Украинский кристаллический массив, Анабарский массив и др.), в горно-складчатых областях — П. в. трещинного типа.

Своеобразные гидрогеологические условия, определяющие характер циркуляции и состав П. в., создаются в областях развития многолетнемёрзлых горных пород, где формируются надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные воды.

П. в. — часть водных ресурсов Земли; общие запасы П. в. суши составляют свыше 60 млн. км3 . П. в. рассматриваются как полезное ископаемое. В отличие от других видов полезных ископаемых, запасы П. в. возобновимы в процессе эксплуатации. Участки водоносных горизонтов или их комплексов, в пределах которых имеются условия для отбора П. в, определённого состава, отвечающего установленным кондициям, в количестве, достаточном для экономически целесообразного их использования, называются месторождениями П. в. По характеру использования П. в. подразделяются в СССР на: хозяйственно-питьевые, технические, промышленные, минеральные воды и термальные воды . К П. в. хозяйственно-питьевого типа относят пресные воды, отвечающие кондициям (с определёнными вкусовыми качествами, не содержащие вредных для здоровья человека веществ и микроорганизмов). Промышленные воды с повышенным содержанием отдельных химических элементов (I, Br, В, Li и Др.) представляют интерес для различных отраслей промышленности. П. в., содержащие специфические компоненты (газы, микрокомпоненты), используются в лечебных целях и в качестве столовых напитков.