低渗砂岩型铀矿液态CO2相变致裂增透高效开采新模式

安全稳定的铀资源供应,对于保障国家安全、促进核工业健康可持续发展具有重要的意义。针对我国低渗透性砂岩型铀矿在地浸开采中渗透性低、浸出困难的技术难题,提出了低渗砂岩型铀矿液态CO2相 变致裂增透高效开采技术模式,即采用液态CO2相变致裂技术,在地浸采铀抽、注液孔之间产生大量的联通裂隙,提高低渗透铀矿的渗流能力。采用理论方法计算了液态CO2相变致裂影响半径,建立了液态CO2相变致裂 增透地浸开采流程,系统进行了低渗砂岩型铀矿液态CO2相变致裂增透高效开采技术特征研究。结果表明：低渗砂岩型铀矿液态CO2相变致裂增透技术影响半径为6.53 m,该技术能够实现三维应力条件下岩体致裂破坏 ,能够有效增加岩体损伤裂隙网络分布,具有破岩致裂增透、降低化学沉淀及经济可行性。研究结果为有效解决低渗透性造成的砂岩型铀矿地浸开采“难注、难采、低回收率”等难题提供了新途径。     

某低渗透砂岩铀矿层渗流特征分析

以内蒙古某低渗透砂岩铀矿床的矿岩样为研究对象,对低渗透砂岩铀矿层的矿物组成及存在形式、矿物特性、孔隙结构特征、水岩相互作用机理、流体与岩石反应前后渗流性能的变化等进行了系统的研究,分析了上述因素的变化对流体渗流特征的影响,并对流体的渗流状态进行了评价。研究结果为有效调整和改善渗流能力、制定砂岩铀矿开采方案、控制分析浸出过程提供了理论依据。     

地浸采铀新工艺综述

结合我国大量的疏松砂岩铀资源的特点,为了经济回收及利用铀资源,铀矿冶积极开发地浸采铀新工艺、新技术。近年来,我国在低渗透、低品位、高碳酸矿石、高矿化度地下水等复杂砂岩型铀矿床地浸开采技术取得了重要进展。本文重点总结和归纳了我国地浸采铀技术主要成果。     

用于低渗透砂岩铀矿地浸的表面活性剂的选择

为有效进行低渗透砂岩铀矿地浸开采,提高溶浸液的表面活性,从表面活性剂的表面张力、泡沫性能、抗盐性、复配性能等方面进行了试验,选择了适合低渗透砂岩铀矿地浸的表面活性剂种类。结果表明:在25 g/L硫酸溶浸液中加入0.01 g/L的非离子氟碳表面活性剂时,溶液表面活性最高,其表面张力最小值为20.8 m N/m,其中FS-3100低泡、抗盐性好、复配型好、对环境无害,优势更为突出。当复配体系FS-3100∶OP-10为3∶7时浸出效果最好,铀浸出率达到94.91%,可作为低渗透砂岩型铀矿酸法地浸开采的增渗剂。     

自然电位法在层间氧化带砂岩型铀矿的应用研究

理论和实践均表明,在层间氧化带砂岩型铀矿上可观测到自然电位异常,并且可用自然电位法寻找、确定层间氧化带前锋线,判断铀成矿矿化发育方向等。以我国南疆某地区的砂岩铀矿床作为研究背景,对研究区层间氧化带砂岩铀矿床的地下水水化学、水文地球化学特征进行了研究。在新疆某地进行了自然电位方法野外试验,试验数据成果很好地确定了层间氧化带前锋线,对层间氧化带砂岩铀矿体的位置准确定位、轮廓规模都有明显地反映。在未布设钻孔区域,用自然电位方法推断了铀矿体的存在位置,为下一步钻探详勘工作提供了准确、高价值的信息。     

提高低渗透性矿床地浸钻孔涌水量的方法

提高钻孔涌水量是低渗透砂岩型铀矿床地浸开采的重要内容.在分析低渗透矿层特征和钻孔涌水量影响因素的基础上,提出了几种增大钻孔涌水量的方法.采用这些方法,伊宁铀矿矿床Ⅲ钻孔涌水量提高了近1倍,云南某铀矿床涌水量提高了4倍.     

某低渗透砂岩铀矿岩心特性分析

原地浸出中井孔抽注水能力是铀矿床可否地浸的重要因素,针对内蒙古某低渗透、钙胶结严重的砂岩铀矿进行了与地层渗透性能相关的微观性质研究。岩心分析结果表明,砂岩骨架由石英、钾长石和钠长石构成,但钙胶结较严重。黏土含量相对较高,其中以蒙脱石和绿泥石为主。孔隙中死体积相对较多,孔喉平均孔径较小,使渗流能力较差。孔结构和黏土矿物组成使矿层还受到可能的流体损害。     

砂岩型铀矿地浸可行性概略评价及关键指标

针对砂岩型铀矿普查阶段地浸可行性概略评价的难题,本文从砂岩型铀矿和地浸采铀的基本概念出发,通过总结全球地浸采铀技术的实践和经验,认为普查阶段的地浸可行性概略研究应聚焦于矿床条件的勘查和评价,并将砂岩型铀矿与地浸开采有关的矿床条件划分为地质条件、水文地质条件和浸出工艺条件,提出矿床的渗透性和矿石的可浸性是决定矿床能否地浸开采的核心指标。其中,矿床渗透性是影响砂岩型铀矿可地浸开采的先决条件,决定着技术上是否具备地浸开采的可行性,矿石的可浸性是影响砂岩型铀矿可地浸开采的基本条件,决定着资源回收率能否达到一定指标,并且影响项目的经济性。研究结果表明,开展砂岩型铀矿的渗透性和可浸性评价,提出普查阶段地浸可行性概略评价的程序、方法以及关键技术参考评价指标,对于砂岩型铀矿床的勘查开发和地浸法技术的进步具有重要意义。     

PHREEQC软件在改善低渗透砂岩铀矿含矿层渗透性中的应用

在分析和讨论方解石、石膏及黄铁矿溶解度的基础上,建立混合、溶蚀模型,运用PHREEQC软件模拟计算上述3种矿物在盐酸作用下的溶蚀性,讨论PHREEQC软件在模拟计算酸化液配方中的应用效果,并将模拟计算结果应用于现场试验中。模拟结果对改善低渗透砂岩铀矿含矿层的渗透性起到了很好的指导作用。     

大倾角砂岩型铀矿体地浸开采技术探讨

国内采用原地浸出采铀技术开采的砂岩型铀矿床矿体产状多数发育较平缓,矿体倾角一般小于10°。如何针对矿体倾角较大(大于15°)的砂岩型铀矿体进行原地浸出开采是地浸采铀技术一个重要的研究内容。结合内蒙古钱家店铀矿床大倾角地浸砂岩型铀矿体开采实际,从井型布置、钻孔过滤器设计、生产运行等方面进行探讨,提出对大倾角砂岩型铀矿地浸开采建议。     

爆破作用下低渗砂岩铀储层的岩石损伤范围研究

爆破增渗方法可有效提升地浸采铀效率，而爆破范围是影响增渗效果的关键参数。为了研究低渗砂岩铀矿中爆破损伤范围分布特征和裂纹扩展规律，基于LS-DYNA软件，采用RHT材料模型，分析了不耦合系数K和地应力对砂岩爆破损伤区范围和裂纹扩展的影响规律。结果表明：随着不耦合系数K的增大，岩石的粉碎区半径逐渐减小，缩减至同炮孔半径近似；裂隙区裂纹呈现先增大，后稳定的分布规律，在K=1.75取得了较好的爆破效果。随着地应力的增大，岩石的粉碎区形状和范围基本不发生变化，而裂隙区范围整体呈现先缩小后稳定的分布规律。本研究对低渗砂岩铀矿爆破增渗中爆破范围的确定具有理论指导意义。     

水力冲孔技术在瓦斯抽采中的应用

为推进水力冲孔卸压增透技术的推广应用,增加煤层透气性,提高矿井瓦斯抽采效率,在陈四楼煤矿开展水力冲孔卸压增透技术试验,考察该技术的作业工效和增透效果,数据分析结果表明:试验区煤层地质条件下,冲孔水压为8~10 MPa时,每米煤孔冲煤1.4 t所需的时间约为25.3 min,水力冲孔后钻孔两个月内的平均抽采浓度提高了3倍,平均单孔抽采纯量提升了2倍左右,卸压增透效果显著,为矿井瓦斯治理技术水平的提升提供支撑。     

稀盐酸解堵工艺及其在提高注液井流量中的应用

我国砂岩型铀矿床渗透性普遍偏低,因此,地浸矿山多呈现出抽注液能力差、生产能力低、浸出周期长等特点。在某砂岩型铀矿床开展的地浸采铀试验中,多个注液井的注液量出现明显下降,影响试验的正常运行。为解决上述问题,利用稀盐酸作为解堵试剂,开展稀盐酸解堵工艺的研究。室内试验的结果表明,注酸后岩芯渗透率较之前上升128%。将该工艺应用至现场试验,结果显示,经稀盐酸解堵工艺处理后,注液井的注液量提升55%～117%,取得了显著效果。     

砂岩型铀矿地浸开发的地质保障—— 矿层和围岩的岩性结构非均质性研究

砂岩型铀矿的地浸开采是一种经济、绿色且高效的矿冶方法。地下矿层及围岩作为溶浸液渗流的通道,其岩性和渗透性的差异会影响溶浸液在地下的运移规律。以鄂尔多斯盆地北部和二连盆地北部的砂岩型铀矿地层为例,通过露头-钻探-测井相结合的方法识别岩性,并进行地层对比,建立层序地层格架;在地层格架对比的基础上,剖析二维空间中平面和纵向的岩性结构差异对溶浸液运移的影响;最后,利用三维地质建模的方法,建立岩性结构组的三维空间展布模型,表征铀矿床岩性在三维空间中的非均质性。研究成果对掌握溶浸液的渗流规律,提高地浸开采效率具有意义     

彭阳地区砂岩型铀矿反射地震特征分析

彭阳地区位于鄂尔多斯盆地西南缘,是北方砂岩型铀矿的重点勘察区域.利用现有的地质和测井资料,在前人研究的基础上,针对研究区的二维地震资料进行叠后地震属性分析,描述了砂岩型铀矿的地震响应特征.通过对基于模型的波阻抗反演方法得到的地震波阻抗反演剖面进行精细解释,并在此基础上对本区的砂岩型铀矿的形成环境和富集特征进行分析.通过...     

二连盆地砂岩型铀矿找矿中的地球物理标识

基于对二连盆地砂岩型铀矿的航空放射性测量、重磁测量、电性测量异常特征以及地震勘探反射特征的分析,并结合砂岩型铀矿成矿规律与成矿条件,推导出一套醒目的在砂岩型铀矿中找矿的标识:γ高异常附近地区为铀源点或者直接是铀矿床所在地;断裂构造是还原性物质的存储(炭屑)和运输(H2S、烃类)通道,在有利铀成矿区构造断裂周围地层往往会形成一个氧化-还原过渡带;凹陷斜坡为砂岩型铀成矿提供了一个良好的水动力条件,在凹陷边缘往往会形成铀矿带或者铀矿床。此外,通过详细剖析、对比航空放射性测量、重磁测量、电性测量异常特征以及地震勘探反射特征,发现利用地球物理方法可描绘基底与沉积物(主要是砂岩与泥岩)形态,分析沉积相,并可以得出砂岩型铀成矿环境与成矿规律。     

高瓦斯低渗透煤层冲孔造穴卸压增透技术及装备应用

针对我国高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采困难、极易导致煤与瓦斯突出的现状,分析了现有煤层瓦斯抽采的各种技术措施,研究了冲孔造穴的卸压增透原理,指出冲孔造穴是实现高瓦斯低透气性煤层卸荷增透的关键技术,并对我国水力冲孔造穴技术装备的研发进展进行了系统总结分析。在寺家庄煤矿和平煤八矿开展典型现场试验结果表明,采用目前广泛应用的煤层水力钻冲一体化装备和煤层机械扩孔一体化装备能够高效进行高瓦斯煤层扩孔造穴,降低煤层钻孔施工量,提高煤层透气性系数23.9倍以上,提高钻孔瓦斯抽采浓度和纯量在2倍以上。     

水力冲孔造穴增透机制及应用研究

为研究水力冲孔造穴技术的卸压增透机制,利用受载煤体全应力—应变曲线,建立受载煤体渗透率演化模型,结合Comsol Multiphysics多物理场数值模拟软件,验证了水力冲孔造穴对煤体卸压增透的有效性。结果表明:水力冲孔造穴技术在形成半径为0.60 m的空洞后,在钻孔周围煤体内形成了半径为1.34 m的瓦斯渗透率增高区。该技术在焦煤集团九里山矿井下16051运输底抽巷开展试验,通过对普通钻区和冲孔造穴区的瓦斯抽采数据进行对比,可以看出:采取水力冲孔造穴措施后,抽采钻孔的瓦斯浓度提高了0.77倍,瓦斯抽采纯量提高了1.51倍,该措施有效地提高了煤层瓦斯抽采效率,减少了安全事故,保证了工作面的安全回采。