乌库尔其铀矿床地浸开采水文地质试验.docVIP

乌库尔其铀矿床地浸开采水文地质试验 王海峰1，武伟2，汤庆四2，苏学斌1，郭忠德3，黄德顺3，李熙琪4 核工业北京化工冶金研究院，北京 101149；2.中国核工业集团公司伊宁铀矿，新疆 伊宁 835000；3. 中国核工业集团公司新疆矿冶局，新疆 伊宁 835000； 4.南华大学建筑工程与资源环境学院， 湖南 衡阳 421001） 摘要：结合地浸采铀现场试验，讨论了水文地质试验的意义、内容，并分析了抽水、注水、水位恢复、抽注水试验结果及对地浸采铀设计和生产的作用。 关键词：铀矿床； 地浸开采； 试验； 水文地质 1 水文地质工作内容 1.1 地浸水文地质研究的意义 地浸开采方法与常规开采方法的根本区别是，地浸向矿层注入试剂，抽出含金属的溶液；而常规开采采出的是矿石。由于地浸采出的是溶液，并且要求矿体必须处于含水层之中，因此，地浸方法重点研究矿床水文地质特性以及注入的试剂与地下水在地下的运移规律。地浸开采水文地质试验是地浸采铀生产的基础，是评价矿床能否应用地浸方法开采的关键。 1.2 地浸水文地质试验内容及所获得参数 地浸水文地质试验主要包括确定含矿含水层中的渗透性能，矿层在水文地质结构中的位置，非矿层的渗透条件，顶底板不透水层的隔水性能，钻孔抽注液量；研究地下水发育特点，矿层上下非含矿含水层水力特性与含矿含水层的水力联系，地下水水质，附近水源对开采过程的影响，水温状态；预测浸出过程中水文地质条件和地下水动力学条件的变化；评价地浸开采方法与地下水运移的影响。 通过这些工作可获得含矿含水层水文特性，诸如导水系数(T)、渗透系数(k)、钻孔单位抽注水量，钻孔涌水量与降深关系等。 2 水文地质参数及对地浸采铀的影响 2.1 矿石渗透性、孔隙度和粒级 矿石渗透性、孔隙度和粒级都是反应矿石渗透性能的参数。矿石渗透性表示多孔介质输送液体的能力，它的好坏用渗透系数的大小来衡量，数值上，它表征水力梯度等于1时的渗透速度[1]。矿石渗透性对单孔抽液与注液能力、溶液的运移、矿石浸出时间等有影响，它们直接影响井型、井距、回采时间、生产成本。对于矿石渗透性好的矿床，矿层中液体流动速度较快，同样井距时，所需的浸出时间和矿块回采时间均较短；同时，钻孔抽注过程中降落漏斗形状平缓，单孔抽液与注液能力较大，浸出液铀质量浓度一定的情况下，生产能力更大。从另一方面讲，矿石渗透性好，钻孔间距就可加大，单位面积钻孔数量减少，故费用小。 收稿日期：2003-11-18 作者简介：王海峰（1948——），男，哈尔滨市人，研究员级高级工程师，长期从事地浸采铀工作。 孔隙是松散岩矿石中固体或颗粒集合体之间存在的空隙，孔隙的多少用孔隙度表示， 指某一体积岩矿石中孔隙体积所占比例。根据孔隙度的概念可知，岩矿石孔隙度大，说明空 隙多，密度小。孔隙度反映岩矿石的颗粒大小及不同颗粒所占比例，粗砂岩孔隙度大，细砂、黏土孔隙度小。因此，矿石孔隙度大，渗透系数也大。地浸过程中，液流在矿层中通过孔隙运移，孔隙度大的矿层，液流运移速度快，矿石颗粒浸在试剂中，易于金属浸出。 矿石颗粒按其大小的分级目前尚无统一标准，一般认为，粘土粒级0.005mm，卵石粒级20mm。当称谓某类矿石粒级时，该类质量分数应占50%以上，否则，应把次要粒级也加上，例如，粘土质砂等。粗粒级所占份额越大，渗透系数越大，越利于地浸开采。 2.2 含矿含水层厚度 含矿含水层厚度是指矿层上下顶底板泥岩隔水层之间的距离。为最大限度地减少浸出液稀释，希望矿层厚度与含矿含水层厚度之比越大越好。矿层厚度一定时，含矿含水层厚度越大，浸出剂流经厚度越大，部分在非矿层中运移，增大浸出剂消耗与生产成本。另外，含矿含水层厚度还影响钻孔涌水量曲线和抽注过程中井场降落漏斗形态，是设计钻孔间距须考虑的因素。 2.3 地下水水位与流向 地浸开采中，当地下水水位与矿层顶板距离过小时，会因钻孔抽水造成地下水水位下降至矿层顶板以下，使生产无法进行。同时，地下水水位还影响着溶液提升方法，当地下水水位超过一定深度时无法使用空气提升。 地下水流向对生产矿山几乎不产生影响，但在试验阶段，注入井应布置在地下水水流方向上游，抽出井布置在地下水水流方向下游，这更有利于浸出。在矿山退役地下水治理阶段，井场外围监测井在地下水下游方向应加密布置，特别是治理后期，远离井场的监测井更应布置在地下水水流方向下游。 2.4 隔水层厚度、连续性 地浸采铀中的隔水层厚度指矿层上下泥岩层的厚度，故分为上隔水层与下隔水层。浸出过程中，溶液被限制在矿层上下顶底板泥岩隔水层之间，隔水层成为溶液泄漏的天然屏障。为防止溶液泄漏，首先要具备上下隔水层，其次，厚度要大，且连续。如不具备这些条件，溶液可能泄漏，地下水还会串层，造成金属流失，浸出剂浪费，并污染其它含水层。