ВВЕДЕНИЕ
За послевоенные годы из земных недр многие полезные ископаемые получены в количествах, превышающих их добычу за всю предшествующую историю человечества. Запасы некоторых редких элементов существенно сократились, а потребность в них резко увеличилась за счет расширения использования в новых отраслях техники и технологии. Актуальной стала проблема поисков и вовлечения в промышленную разработку новых видов минерального сырья, одним из которых могут стать подземные промышленные воды глубоких горизонтов крупных артезианских бассейнов платформ, предгорных и межгорных впадин.
К промышленным подземным водам, или гидроминеральному сырью, относят подземные воды и рассолы, количество и качество которых позволяют в конкретных гидрогеологических условиях вести рентабельную добычу этих вод и извлечение из них полезной продукции существующими техническими средствами с применением современных технологических процессов. Интерес к использованию промышленных вод связан не только с истощением запасов традиционных рудных месторождений, редких металлов, но также с рядом преимуществ, присущих этому виду полезных ископаемых.
Промышленные подземные воды характеризуются обычно широким региональным распространением и большими геологическими и эксплуатационными запасами. Добыча этих вод не требует проведения капиталоемких горных работ и переработки большой массы горных пород, а осуществляется скважинными водозаборами, позволяющими получить гидроминеральное сырье с больших глубин. Промышленные воды являются комплексным сырьем, обеспечивающим при разработке малоотходной технологии получение помимо редких элементов также солей натрия, калия, магния и кальция; в ряде случаев эти воды характеризуются бальнеологическими свойствами и высоким теплоэнергетическим потенциалом. На поверхности гидроминеральное сырье может обогащаться путем концентрирования за счет испарения, в том числе солнечного.
Экономическая целесообразность использования подземных промышленных вод подтверждена многолетней практикой получения из подземных и озерных водных растворов щелочных редких металлов, брома, йода, бора, соединений магния, натрия, калия и кальция в развитых капиталистических странах, а также йода и брома в нашей стране. Возможность широкого использования промышленных вод в качестве гидроминерального сырья обоснована к настоящему времени результатами изучения закономерностей их распространения, региональной оценки эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов, геологоразведочных работ на промышленные йодобромные воды, а также анализом опыта эксплуатации месторождений глубоких подземных вод.
Месторождения подземных промышленных вод характеризуются рядом специфических особенностей, определяющих, в свою очередь, методы их изучения и оценки, которые осуществляются на широкой региональной гидрогеологинеской основе. Эти воды залегают на значительных глубинах (1000 — 5000 м) и характеризуются, как правило, высокими минерализацией, температурой и газонасыщенностью. Распространение подземных вод с высокими концентрациями полезных компонентов само по себе еще не определяет наличия месторождений промышленных вод и их эксплуатационных запасов. Перспективы практического использования этих вод определяются экономикой их добычи и получения полезной продукции. В связи с этим геолого-экономическое обоснование возможности и целесообразности освоения гидроминеральных сырьевых ресурсов является ведущим при оценке запасов месторождений и перспектив их практического освоения на всех стадиях геологоразведочных работ.
Имеется ряд особенностей, отличающих геолого-экономическую оценку месторождений подземных промышленных вод от аналогичной оценки рудных месторождений. Эксплуатационные запасы измеряются не единицами массы, а дебитом водозаборов, гарантированным на определенный срок (обычно 10 000 сут); одновременно с запасами промышленной воды фиксируются производственная мощность (по воде) перерабатывающего предприятия и расчетный срок его работы. К запасам подземных вод в отличие от запасов твердых полезных ископаемых неприменимы такие понятия, как оконтурива-ние, блок, прирезка и т. д. В основе подсчета запасов подземных вод лежат не геометрические построения, а прогноз изменения во времени гидродинамических и гидрохимических условий эксплуатации месторождений. Это определяет содержание кондиционных требований к месторождениям и условиям их разработки, а также суть геолого-экономической оценки месторождений подземных промышленных вод.
Геолого-экономическая оценка требует сопоставления и выбора оптимальных показателей разработки месторождения промышленных подземных вод. К числу таких показателей следует относить: 1) минимальные промышленные концентрации полезных компонентов; 2) максимальную глубину залегания промышленной водоносной зоны; 3) минимальный дебит одной эксплуатационной скважины; 4) максимальное понижение динамических уровней в скважинах в период эксплуатации водозабора; 5) суммарный дебит водозабора; 6) площадь (ее размеры) расположения эксплуатационных скважин; 7) условия сброса отработанных предприятием вод; 8) качество и температуру гидроминерального сырья; 9) наличие вредных компонентов и примесей; 10) наличие компонентов, которые целесообразно извлекать попутно с основным производством.
Все перечисленные компоненты являются важными. Часто один из факторов (или совокупность нескольких) является решающим в экономике производства. Например, наличие вредных примесей в промышленной воде может настолько усложнить технологию ее переработки, что производство основной продукции окажется нерентабельным. Попутное извлечение побочных продуктов может обеспечить рентабельную работу предприятия тогда, когда получение только основного продукта оказывается экономически нецелесообразно. Отсутствие возможности эффективного удаления сточных вод промышленного предприятия препятствует организации рентабельного производства продукции при соблюдении всех остальных требований. При сопоставлении технико-экономических показателей разработки месторождений принимаются во внимание также: капиталовложения в сырьевую базу и основное производство; стоимость добычи кубического метра воды; общая годовая добыча продукции; себестоимость продукции; удельные капиталовложения на 1 т продукции; сроки окупаемости капиталовложений в сырьевую базу и основное производство и обусловленная этими сроками рентабельность предприятия.
В книге излагаются принципы и методы обоснования кондиционных требований к месторождениям и общей геолого-экономической оценки последних. Эти принципы и методы апробированы при производстве геологоразведочных работ на промышленные йодо-бромные воды и при региональной оценке эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов промышленных редкометалльных вод. Учитывая специфику месторождений промышленных вод и задачи их изучения и оценки, определенное внимание в работе уделено вопросам методики поисково-разведочных работ и подсчета эксплуатационных запасов подземных промышленных вод. При этом авторы рассматривают такие воды как комплексное полезное ископаемое, освоение которого может существенно увеличить в ближайшем будущем минерально-сырьевой потенциал страны.