Основные месторождения янтаря в Польше и пример их скважинной гидродобычи (СГД)

1.

к.т.н. горный инженер, геотехнолог, гидрогеолог
Николай Дмитриевич Бычек (Россия. Астрахань)
Астрахань. тел. +7 927 586 3826 e-mail: sapropex@mail.ru
Основные месторождения янтаря в Польше и пример их скважинной
гидродобычи (СГД)
В Польше находятся одни из крупнейших в мире месторождений янтаря (бурштита),
сосредоточенные преимущественно на побережье Балтийского моря. Основные
месторождения связаны с эоценовыми отложениями Гданьского янтароносного
бассейна.
Основные месторождения янтаря в Польше
Хлаповско-Самбийский район является главным месторождением янтаря в Польше.
Характеристики месторождения:
Разведанные запасы: 643 тыс. тонн янтаря
Глубина залегания: от 67 до 132 метров (в среднем 120 метров)
Мощность янтароносного пласта: 17 метров
Содержание янтаря: 540 г/м³
Способ разработки: шахтный метод
Дельта Вислы представляет собой важное месторождение:

2.

Площадь месторождения: 200 кв. км
Мощность слоя: 5 метров
Тип янтаря: «морской» янтарь
Добыча: до 120 тонн в год (рекорд 1972 года)
Метод добычи: гидравлический
Парчевское месторождение (около Люблина):
Содержание янтаря: 57 г/м³
Запасы: незначительные
Дополнительные сведения
Современное состояние добычи:
Ежегодная потребность Польши в янтаре: 200 тонн
Собственная добыча: около 30 тонн (15% от потребности)
Остальной янтарь импортируется
Особенности разработки:
Хлаповско-Самбийское месторождение в настоящее время не разрабатывается
из-за нерентабельности шахтного способа добычи

3.

В дельте Вислы добыча ограничена экологическими требованиями ЕС
Значительная часть янтаря в дельте Вислы добывается нелегально из-за высоких
затрат на получение лицензий и рекультивацию
Поверхностная добыча:
На побережье Балтийского моря ежегодно собирается около 4 тонн янтаря
Добыча ведется от Вислинской косы до границы с Германией
Гданьское месторождение (Złoże Gdańsk)
o
Расположение: Гданьск и окрестности (Поморское воеводство).
o
Запасы: Около 12 000 тонн (оценка).
o
Глубина залегания: 20–60 м.
o
Мощность вскрышных пород: 10–40 м (пески, глины, четвертичные отложения).
o
Мощность янтароносного слоя: 1–5 м (голубые глины).
o
Характеристика продуктивного слоя: Глины с прослоями песков, содержат янтарь в
виде конкреций.
o
Обводненность: Высокая, требует водоотлива.
Янтарный рудник в Пальмниках (Kopalnia w Palmnikach)
o
Расположение: Около г. Стегна (недалеко от Гданьска).
o
Запасы: Около 5 000 тонн.
o
Глубина залегания: 15–50 м.
o
Мощность вскрышных пород: 10–30 м.
o
Мощность янтароносного слоя: 1–4 м (голубые глины).
o
Обводненность: Средняя, требует дренажа.

4.

Хельская коса (Mierzeja Helska)
o
Расположение: Полуостров Хель.
o
Запасы: Небольшие, но периодически вымываются штормами.
o
Глубина залегания: 0–10 м (прибрежные отложения).
o
Мощность вскрышных пород: 1–5 м (пески).
o
Мощность янтароносного слоя: 0,5–2 м.
o
Обводненность: Высокая (морская эрозия).
Любушское месторождение (Złoże Lubusz)
o
Расположение: Западная Польша (Любушское воеводство).
o
Запасы: Около 1 000 тонн.
o
Глубина залегания: 10–30 м.
o
Мощность вскрышных пород: 5–20 м.
o
Мощность янтароносного слоя: 0,5–3 м (глины и пески).
o
Обводненность: Средняя.
Общие характеристики польских месторождений янтаря
Геологический возраст: Эоцен (~40 млн лет).
Продуктивный слой: Голубые глины ("бурштиноносная глина") с прослоями песков.
Содержание янтаря: 0,1–5 кг/м³.
Добыча: Открытым и подземным способами, а также сбор на побережье после штормов.
Польша – один из мировых лидеров по добыче янтаря, а Гданьск считается "янтарной
столицей". Основная добыча ведется в Поморье, где сосредоточены крупнейшие запасы.

5.

Современные технические средства добычи янтаря позволяют вести разработку
месторождений с помощью скважинной гидродобычи (СГД). В качестве горной
выработки, вскрывающей янтароносной слой служит технологическая скважина, в
качестве механизма разрушения пород продуктивного слоя – скважинный
высоконапорный гидромонитор, в качестве оборудования извлечения янтаря на
поверхность – насос Гейзера или другие скважинные снаряды (эрлифт, гидроэлеватор,
др.).
Наиболее экономически и технологически целесообразная добыча может быть
осуществлена с помощью СГД с глубин 17-25 м при содержании янтаря от 400
г/м3 и производительности от 130-150 м3/ч пульпы плотностью 1.25 т/м³ (вода +
порода)
Параметры насоса Гейзера для производительности 130 м³/час
Для достижения производительности 130 м³/час (≈36 л/с) необходимы следующие
параметры (примерный расчет базовой модели):
1. Объем внешнего купола: около 110-120 литров
2. Диаметр купола: не менее 400 мм

6.

3. Длина купола: около 1 метра
4. Внутренний купол: 20-25% от объема внешнего (≈25-30 литров)
5. Давление компрессора: 0,7-0,8 МПа
6. Подача воздуха: 2,5-3 м³/мин
7. Диаметр изливной трубы: 120 мм
Необходимое оборудование
Компрессор: производительностью 2,5-3 м³/мин
Рабочее давление: до 0,9 МПа
Мощность привода: около 15 кВт
КПД системы: до 80%
При данных параметрах насос сможет обеспечить стабильную работу с
производительностью 130 м³/час при указанных глубинах.
Основные параметры насоса Гейзера
Диаметр бурения скважины:
Определяется исходя из диаметра внешнего купола + необходимый зазор
Рекомендуемый диаметр бурения: 450-500 мм
Внешний купол:
Диаметр: 400 мм
Длина: 955 мм (около 1 метра)
Объем: 110 л
Внутренний купол:
Диаметр: 270 мм
Длина: 550 мм
Объем: 26 л (24% от объема внешнего купола)
Клапанная система:
Диаметр входного отверстия-клапана в изливной трубе: 70 мм

7.

Расположение клапана: на расстоянии примерно 1/3 от днища внутреннего
купола
Трубопроводы:
Диаметр воздухоподающей трубы: 50 мм
Диаметр изливной трубы: 120 мм
Дополнительные элементы:
В конструкции насоса достаточно одного основного отверстия-клапана в
изливной трубе
Специальных дополнительных клапанов не требуется, так как система работает
за счет перепада давления и естественного перекрытия потока при опускании
пульпы
Важные замечания:
Необходимо обеспечить герметичность соединения куполов
Требуется установка защитной фильтрационной сетки на входе в изливную
трубу
Воздухоподающая магистраль должна иметь возможность регулировки давления
(0.6-0.8 МПа)
Конструктивные параметры насоса Гейзера
Расположение куполов:
Расстояние между верхом внешнего купола (Ø400 мм, L= 955 мм) и верхом
внутреннего купола (Ø270 мм, L= 550 мм) должно обеспечивать корректную
работу системы
Рекомендуемое расположение: внутренний купол устанавливается на расстоянии
примерно 200-250 мм от верха внешнего купола
Дополнительные параметры конструкции:
Диаметр клапана в изливной трубе: 70 мм
Расстояние от днища внутреннего купола до клапана: 1/3 от высоты внутреннего
купола (~180 мм)
Диаметр воздухоподающей трубы: 50 мм

8.

Диаметр изливной трубы: 120 мм
Система клапанов:
Основной клапан в изливной трубе (диаметр 70 мм)
Дополнительные клапаны не требуются благодаря:
o
Естественному перекрытию потока при опускании пульпы
o
Работе системы на перепаде давления
Важные конструктивные особенности:
Необходимо обеспечить герметичность соединения куполов
Требуется установка фильтрационной сетки на входе в изливную трубу
Воздухоподающая магистраль должна иметь возможность регулировки давления
(0.6-0.8 МПа)
Между куполами должно быть достаточно пространства для корректной работы
механизма
Рекомендации по монтажу:
Обеспечить точное позиционирование куполов относительно друг друга
Проверить герметичность всех соединений перед запуском
Установить контрольные точки для измерения давления в системе
Расчет расстояния между всасом и внешним куполом

9.

Обоснование параметров
1. При таком расстоянии обеспечивается:
Правильный гидродинамический режим работы
Эффективное заполнение купола
Стабильное открытие/закрытие клапана
Предотвращение преждевременного перекрытия потока
2. Конструктивные особенности:
Диаметр изливной трубы: 120 мм
Диаметр внешнего купола: 400 мм
Длина внешнего купола: 955 мм
Дополнительные рекомендации
Необходимо обеспечить свободное пространство между изливной трубой и
куполом для:
o
Нормального движения пульпы
o
Корректной работы клапанного механизма
o
Предотвращения завихрений
При монтаже следует учитывать:
o
Горизонтальное расположение купола
o
Точное позиционирование относительно изливной трубы
o
Возможность регулировки положения при пусконаладке
Важно проверить:
o
Герметичность соединений
o
Свободное перемещение всех подвижных элементов
o
Правильность установки клапанного механизма
На основании анализа конструкции насоса Гейзера рекомендуемое расстояние между
нижней точкой изливной трубы и днищем внешнего купола должно составлять:
Минимальное расстояние: 200-250 мм

10.

Оптимальное расстояние: 300-350 мм
Обоснование требуемых параметров
1. При таком расстоянии обеспечивается:
Эффективное заполнение купола пульпой
Правильный гидродинамический режим работы
Надежное закрытие клапана при опускании
Предотвращение завихрений при заполнении
2. Конструктивные особенности:
Диаметр изливной трубы: 120 мм
Диаметр внешнего купола: 400 мм
Длина внешнего купола: 955 мм
Дополнительные рекомендации
Необходимо обеспечить свободное пространство для:
o
Нормального движения пульпы
o
Корректной работы механизма заполнения

11.

o
Предотвращения засорения
При монтаже учитывать:
o
Вертикальность установки всех элементов
o
Точное позиционирование купола относительно трубы
o
Возможность регулировки положения при настройке
Важно проверить:
o
Герметичность соединений
o
Свободное перемещение подвижных частей
o
Правильность установки клапанного механизма
o
Отсутствие перекосов конструкции
Расчет скважинного гидромонитора для разработки песчано-глауконитовых
янтароносных пород
Исходные данные:
Глубина залегания: 24.5 м (максимальное значение по месторождению)
Производительность пульпы: 150 м³/ч (принимаем максимальной)
Плотность пульпы: 1.25 т/м³ (вода + порода)
Плотность породы: 2.2 т/м³
Содержание твердого: 30% (45 м³/ч или 99 т/ч)
Прочность породы на размывное разрушение: 4 МПа

12.

1. Расчет параметров гидромонитора
1.1. Диаметр водоподающей трубы
Цель: Обеспечить расход воды 90 м³/ч (60% от объема пульпы) при скорости 2.5 м/с.
Формула:
Подстановка:
Q = 90 м3/ч = 0.025 м3/с
v = 2. 5м/с
Результат:
Стандартный диаметр: Ø125 мм (труба 5″ ПНД или стальная).
1.2. Диаметр насадки гидромонитора
Цель: Создать струю с давлением 5 МПа и скоростью 60 м/с для эффективного
разрушения породы.
Формула:
Подстановка:
Q = 0.025 м3/с
vн = 60 м/с
Результат:
Рекомендуемый диаметр: Ø20 мм (регулируемое сопло из карбида вольфрама).

13.

1.3. Производительность и напор насоса
Расчетные параметры:
1. Потери в трубе (24.5 м, Ø125 мм):
2.
3. Рабочее давление на забое: 5 МПа
4. Общий требуемый напор:
Требования к насосу:
Производительность: 90 м³/ч
Напор: 560 м (5.5 МПа)
Мощность: ~200 кВт
2. Подбор российского насоса
Модель: ЦНС 90-1900 (производство ОАО «Ливгидромаш»)
Характеристики:
o
Производительность: 90 м³/ч
o
Напор: 600 м (6 МПа)
o
Мощность: 220 кВт
o
Материал проточной части: сталь 20Х13
Преимущества:
o
Работа с абразивными средами
o
Возможность каскадного подключения
3. Конструкция гидромонитора
3.1. Основные элементы
Компонент
Характеристики
Сопло
Карбид-вольфрамовое, Ø20 мм, регулируемое
Корпус
Сталь 40Х с резиновым покрытием (NBR)

14.

Компонент
Характеристики
Система вращения
Гидравлический привод (3 об/мин)
Подвеска
Тросовая с демпфером вибрации
3.2. Режимы работы
Давление на выходе: 5–5.5 МПа
Расход воды: 90 м³/ч
Угол атаки струи: 75–90° к забою
4. Расчет радиуса размыва
Формула:
Подстановка:
P = 5 МПа
Q = 0.025 м3/с
σ = 4 МПа
k = 0.15 (для необводненных пород)
t = 300 с (5 мин обработки)
Результат:
5. Сводная таблица параметров
Параметр
Значение
Диаметр водоподающей трубы
Ø125 мм
Диаметр насадки
Ø20 мм
Производительность насоса
90 м³/ч
Напор насоса
560 м (5.5 МПа)

15.

Параметр
Значение
Давление на забое
5 МПа
Радиус размыва
2.5 м
Рекомендуемый насос
ЦНС 90-1900 (Ливгидромаш)
6. Рекомендации
1. Для повышения эффективности:
o
Добавить 0.1% ПАВ (например, сульфонол) для снижения прочности породы.
o
Использовать вращающееся сопло для равномерного размыва.
2. Контроль:
o
Датчики давления на выходе насоса.
o
Гидролокатор для мониторинга радиуса камеры.
3. Безопасность:
o
Предохранительный клапан на 6 МПа.
o
Регулярная проверка износа сопла.
Итог: Система обеспечит производительность 150 м³/ч пульпы с содержанием янтаря
до 1.5%. Для непрерывной работы рекомендуется 2 насоса (1 рабочий + 1 резервный).
Расчет объема добычи из цилиндрической камеры
1. Исходные данные:
Радиус размыва (R): 2.5 м (из предыдущего расчета гидромонитора)
Высота камеры (H): 5 м
Форма камеры: Цилиндр
2. Формула объема цилиндра:
3. Подстановка значений:
4. Корректировка на коэффициент разрыхления:

16.

Песчано-глауконитовая порода имеет коэффициент разрыхления 1.3 (увеличение
объема при разрушении).
Фактический объем добытой породы:
5. Связь с производительностью гидромонитора
Производительность гидромонитора: 45 м³/ч твердой породы (из расчета 30% от 150
м³/ч пульпы).
Время отработки камеры:
6. Параметры камеры и добычи
Параметр
Значение
Геометрический объем
98.1 м³
Объем с учетом разрыхления
127.5 м³
Время отработки
2.83 часа
Диаметр камеры
5м
Высота камеры
5м
7. Рекомендации
1. Для увеличения объема добычи:
o
Увеличить время воздействия гидромонитора (радиус размыва возрастет до 3–3.5 м).
o
Добавить реагенты-разрыхлители (например, полиакриламид).
2. Контроль устойчивости:
o
Мониторинг стенок камеры во избежание обрушения.
o
Использовать перфорированные обсадные трубы для укрепления.
3. Оптимизация для янтаря:
o
Снизить скорость потока до 1.5–2 м/с для сохранения крупных зерен.
o
Установить уловители на изливной трубе.

17.

Из одной цилиндрической камеры размером Ø5×5 м теоретически можно добыть 127.5 м³
породы за 2.8 часа работы гидромонитора. Учитывая отсутствие навыков работников
участка СГД и сложные обводненные горно-геологические условия месторождения янтаря
обычная добыча янтаровмещающих пород может равняться 63.75 м3/камера. Для
промышленной добычи рекомендуется параллельная разработка 3–4 камер с поочередной
отработкой.
Технико-экономическое обоснование (ТЭО) скважинной гидродобычи (СГД) янтаря
в Польше
1. Исходные параметры:
Содержание янтаря: 400 г/м³
Объем добычи из одной скважины: 50% от 127.5 м³ = 63.75 м³/камеру
Время отработки камеры: 2 ч 50 мин ≈ 2.83 ч
Время бурения и подготовки: 4 ч
Цикл на 1 скважину: 6.83 ч
Режим работы: 2 смены × 12 ч = 24 ч/сутки
Количество рабочих в смену: 4 чел.
Зарплата: 3200 €/мес на человека
Стоимость оборудования: 1 120 000 €
Стоимость топлива: 1.42 €/л (дизель)
Цена янтаря-сырца: 380 €/кг
Налоги в Польше:
o
НДС: 23% от выручки

18.

o
Налог на прибыль: 19%
o
Плата за недра: 5% от выручки
Прочие расходы:
o
Неучтенные: 10 000 €
o
Документация и надзор: 40 000 €
2. Расчет добычи и выручки
2.1. Производительность:
За 1 цикл (6.83 ч):
o
Добыча породы: 63.75 м³
o
Янтарь: 63.75 м³ × 400 г/м³ = 25.5 кг
В сутки (3.5 цикла): 25.5 кг × 3.5 = 89.25 кг/сутки
В месяц (25 рабочих дней): 89.25 × 25 = 2 231 кг
2.2. Выручка:
Месячная выручка: 2 231 кг × 380 €/кг = 847 780 €
3. Затраты
3.1. Капитальные расходы (CapEx):
Оборудование: 1 120 000 € (амортизация 5 лет → 18 667 €/мес)
3.2. Операционные расходы (OpEx):
1. Топливо:
o
Насос + компрессор: 110 л/ч × 24 ч × 1.42 € = 3 749 €/сутки → 93 725 €/мес
o
Бурение: 32 л/ч × 4 ч × 3.5 циклов × 1.42 € = 636 €/сутки → 15 900 €/мес
o
Итого: 109 625 €/мес
2. Зарплата:
o
4 чел × 2 смены × 3200 € = 25 600 €/мес
3. Налоги и платежи:
o
НДС (23% от выручки): 847 780 × 23% = 194 989 €/мес
o
Налог на прибыль (19% от прибыли до налогообложения):
Прибыль до налогов: 847 780 – (109 625 + 25 600 + 18 667) = 693 888 €

19.

Налог: 693 888 × 19% = 131 839 €/мес
o
Плата за недра (5% от выручки): 847 780 × 5% = 42 389 €/мес
o
Итого: 369 217 €/мес
4. Прочие расходы:
o
Неучтенные: 10 000 € (единоразово)
o
Документация: 40 000 € (единоразово)
4. Финансовые показатели
Показатель
Значение (€/мес)
Выручка
847 780
Затраты
- Топливо
109 625
- Зарплата
25 600
- Налоги и платежи
369 217
- Амортизация
18 667
Итого затрат
523 109
Прибыль до налогов
324 671
Чистая прибыль
192 832
5. Анализ окупаемости
1. Срок окупаемости:
2. Рентабельность:
o
Рентабельность по чистой прибыли:
3. Критические факторы:
o
Цена янтаря: снижение до 300 €/кг уменьшит прибыль до 98 000 €/мес.
o
Расход топлива: рост до 1.6 €/л увеличит затраты на 15%.

20.

6. Вывод
Проект высокорентабелен благодаря:
1. Высокой цене на янтарь (380 €/кг).
2. Оптимизированным затратам на топливо (1.42 €/л).
3. Эффективному налоговому планированию.
Рекомендации:
Увеличить объем добычи до 70% от расчетного (89.25 м³/цикл) для роста прибыли до 250
000 €/мес.
Инвестировать в геологоразведку для поиска участков с содержанием >500 г/м³.
Проект окупится за 6 месяцев и будет приносить ~193 000 €/мес чистой прибыли.
Учитывая низкую себестоимость добычи янтаря по отношению к открытой или подземной
разработке, метод СГД позволит возобновить добычу на главном месторождении Польши залежи Хлаповско-Самбийского района с содержанием 540 г/м3 породы. При грамотном
проектном обосновании и предварительной отработке технологии СГД на опытнопромышленном участке можно достичь высокой рентабельности производства и вовлечь в
эксплуатацию брошенные после подземной добычи янтароносные территории с высоким
содержанием полезного ископаемого.

21.

Заказать расчет параметров скважинной гидродобычи янтаря (СГД) для конкретных горногеологических условий разработки и приобрести технологический регламент с
спецификацией оборудования можно связавшись с к.т.н. горным инженером, геотехнологом
Николаем Бычеком.
Прочитать и скачать статью в формате PDF можно по ссылке на нашем файле в канале на ВК