某酸法地浸铀矿山全采区地下水流场变化数值模拟

区域流场是地下水中溶质迁移的基础,其形态特征是判断地浸铀矿山地下水环境影响范围的前提,准确预测区域流场的变化情况对指导地浸铀矿山生产实践有着极其重要的作用。本文以我国北方某地浸铀矿山为研究对象,利用数值模拟方法再现了该地浸铀矿山生产以来全采区地下水流场变化情况。模拟结果表明,生产井的抽注活动是区域地下水流场变化的根本原因,采区内部由于生产井的抽注活动,注液井周围会形成小范围的水头升高区,形成点源,抽液井周围则形成水头下降区,成为点汇;但生产期间总抽液量大于总注液量,全采区整体上形成了明显的水头下降区,区域降落漏斗的形成可以有效控制浸出液中溶解组分的迁移范围。结合含矿含水层地下水pH、铀、硫酸根背景值及采区监测井监测数据,进一步证实了区域流场形态对地下水中溶解组分迁移范围的控制作用,得出该地浸铀矿山的地下水环境影响控制在了150 m以内。     

基于TOUGHREACT模拟分析黄铁矿对酸法地浸采铀的影响

酸法地浸采铀过程中,铀矿的伴生矿黄铁矿作为非目标矿物会消耗氧化剂和酸。为探明酸法浸铀过程中因黄铁矿溶解产生的变化规律,本文以巴彦乌拉铀矿采铀过程为例,采用六注二抽的“网格式”井型构建二维酸法地浸采铀模型进行模拟研究,在抽注平衡的条件下,模型中只考虑黄铁矿(FeS₂),沥青铀矿(UO₂),与石英(SiO₂)。结果表明：1)模拟结束后(1000 d),在抽注单元控制的地下水流场作用下,边界处注液井的黄铁矿溶解范围呈两极分化,最远处抵达抽液孔,为30 m,最近仅距注液井8.4 m,而中间处注液井的黄铁矿溶解范围最远达27.8 m,最近达8 m；2)地浸采铀中的关键因素Fe^₃₊在氧化还原次序中排名靠后,黄铁矿未完全溶解之时,在缺少Fe^₃₊的情况下,铀矿的溶解速率极低,直至黄铁矿完全溶解时,铀矿溶解速率才迅速增加,模拟结束后(1000 d),边界处注液井铀矿完全溶解范围为距注液井7.2 m-12.8 m,中间处注液井铀矿完全溶解范围为距注液井7 m-11 m,此时溶浸液中的六价铀(UO_2²⁺)迁移前端距离抽液孔仅8.4 m；3)铀矿的浸出经过溶解(液相)-沉淀(固相)-再溶解(液相)的多次旋回,根据铀矿的溶解-沉淀量将其划分为完全溶解区,有效溶解区和沉淀区,模拟结束后(1000 d),注液孔1完全溶解区范围为7.2m-12.8 m,此时沉淀区已形成一个锥形区域,范围为18.6 m-21.6 m,同样在抽注作用的影响下,在靠近抽液孔方向上,锥形沉淀区的尖端铀矿沉淀量最多；4)在抽注单元控制的地下水流场作用下,黄铁矿与铀矿的溶解区域,均出现靠近抽液孔方向的溶解范围大于远离抽液孔方向的溶解范围。     

地浸矿山抽注比对溶浸范围影响研究

在环保要求日趋严格的背景下,进行地浸矿山抽注比对溶浸范围影响的研究势在必行。我国地浸普遍采用的抽注比为抽出液大于注入液量的0.3%,这样可保证在生产期间溶浸液基本不污染采区外的地下水,但需要建造大面积的蒸发池,增加矿床建设投资。若矿床位于征地困难地区则会大幅度增加矿床开发难度。通过对生产矿山和拟生产矿山抽注比的研究和深入分析,运用单孔精确控制方法可以将抽注比控制在1∶1,使蒸发池面积得到大幅度降低,仅为原蒸发池面积的25%,从而降低矿床投资和征地面积,为矿床开发奠定基础。     

某原地浸出铀矿井型及井距优化数值模拟

为了研究某铀矿原地浸出采矿井型及井距选择及优化方法,对原地浸出采矿选择井型及井距的基本原理进行深入分析,论述了选择井型及井距时需要考虑的影响因素。运用Visual Modflow软件对行列式井型与七点型井型及不同井距下的井型进行数值模拟,结合矿山井型选择原则、矿山实际条件和技术经济条件,对水头剖面图、溶质浓度分布图及溶质运移路线图进行分析。结果表明:适合该矿山的合理井型为七点型,该矿山的最优井距为25 m。研究成果可为类似矿山提供参考。     

地浸“水平井注-直井抽”井场流场数值模拟与井网优化

利用数值模拟软件建立了"水平井注-直井抽"井场二维、三维模型,探究了流场渗流特点,以最小化浸出死角为目标优选了井网布置参数。数值模拟结果表明:以水平井作为注液井可以形成线性驱替,有效提高注液效率,避免浸出死角;重力对渗流场的影响较小,水平注液井应布置在含矿含水层的中部位置;"水平井注-直井抽"井场最优井间距:直井与水平井的间距为35m;直井与直井的间距为50m。     

可地浸砂岩型铀矿井型井距优化——以5点型和7点型为例

通过对虚拟的可地浸砂岩型铀矿设定理想化的参数和条件,建立净现值模型。针对5点型和7点型两种井型进行定量计算和单因素分析,认为井距在15～40m范围内比较合理。对于井场长度、宽度大的矿床,5点型井网较7点型井网具有明显的经济优势,反之则反。对于深层矿床,适合更宽的井距,井距35m左右最优;浅层矿床,更适合紧密的井距,较小的井距(15m)的井网更有利。     

地浸开采井场抽注单元优化设计研究

地浸开采井场抽注单元可能出现注液量大于抽液量的情况，造成部分浸出液扩散至溶浸范围之外。通过采区目标优化方法，对井场单孔抽注液量进行优化计算，能够实现采区每个抽注单元的抽注平衡，保持总抽液量大于总注液量0.5%,使浸出液尽可能控制在井场范围内。根据优化结果调整各抽注单元的抽注液量，可实现采区同时投产、同时退役。     

非均一抽注技术在地浸地下水环境保护中的应用

以通辽钱家店铀矿床为例,在保证相同抽注总量的基础上,调整采区局部抽注液量,设置不同的抽注流量分配方式,并对各分配方式进行地下水数值模拟计算,从地下水流场、溶质运移、粒子追踪三方面研究非均一抽注比例技术在地浸地下水环境保护中的可行性。结果表明,增大边界抽液井流量和减小外围注液井流量均可以不同程度地减小地浸生产对地下水环境的影响,且合理分配注液量对核素迁移的控制效果更明显。     

某地浸井场抽大于注比例与地下水环境影响关系的研究

以内蒙古某地浸生产井场为研究对象,详细研究了其水文地质条件,结合井场布置和生产中的抽注液流量等条件,应用GMS建立了三维地下水数值模型。分别对抽大于注比例为0.1%~3%等6种条件下的地下水流场、浸出液中天然U迁移扩散距离及浓度分布等进行了数值模拟和分析,得到了抽大于注比例与地浸生产地下水环境影响之间的关系,为我国原地浸出采铀设计和生产中抽大于注比例的确定奠定了技术基础。     

抽注流量分配及抽注比对地浸溶液扩散的影响

根据新疆某铀矿床4#采区地质、水文地质条件以及地浸钻孔数据,运用地下水数值模拟软件Visual MODFLOW建立地浸溶液渗流与溶质运移模型,研究了抽注流量在采区各钻孔的不同分配方式以及不同抽注比对地浸溶液渗流运移的影响。结果表明:影响地浸溶液向采区外围扩散的主要因素是采区单孔流量的分配方式,即采区单孔流量的空间分布状况;在抽注流量分配方式一定的情况下,采区总抽注比的变化对溶液扩散的影响并不明显。加权平均方法可使采区各局部的抽注流量分配更均衡,采区以3 840m3/d的总抽液规模、抽注比为1.0005运行5a,地浸溶液向外围扩散的范围不超过200m,采区下游是溶液扩散外流的主要区域,需要重点关注。无论是从控制溶液外流的角度,还是从采场均衡浸出的角度,更应该关注采区各钻孔的流量合理分配和各子单元的抽注平衡,而非采区的总体抽注比。     

磁西矿超千米深井建井期间排水系统设计

 鉴于磁西超千米深井排水的困难性和复杂性,为确保磁西超千米深井能够如期完成建设并正常投产,根据该矿副井深度和-1150m水平涌水量,提出两种排水方案。方案一,采用一级排水方式,直接从-1150m水平将水排至地面;方案二,采用二级排水方式,将水从-1150m水平排至风井井筒-500m水平腰泵房内,之后接力将水排至地面。经过多方调研国内大容量、高扬程水泵的生产情况以及分析该矿副井深度大、排水困难、涌水量大、开采技术难点多等特点,比较两种排水方式,最后得出：副井确定采用二级排水方式是切实可行的,并经过选型计算由水泵的扬程特性曲线和管路特性曲线计算出的水泵工况点、工况点效率、水泵和排水管路各参数均能满足要求。最终磁西超千米矿井排水系统设计合理解决了排水问题,确保了矿井排水装置经济合理、安全可靠地运行。     

基于三元混合模型的滨海金矿矿井涌水水源分析

为查明三山岛深竖井建设区域矿井涌水源,选用三元混合模型分析法对三山岛矿井涌水水样进行化验分析,利用矿化度(M)和SO2-4、Mg2+浓度的线性相关性,建立地下矿山涌水源三元混合模型并计算.结果表明:模型方法简单便于操作,能够很好地判断矿井涌水水源构成;矿井涌水在浅部主要来源于海水,其次是基岩卤水,少量第四系水,随深度增...     

基于热管输热的矿井地热危害控制试验研究

我国矿山资源需求增大,矿井开采深度不断加深,井下地热危害日趋严重,影响了矿井安全生产。针对现有热害控制技术存在深层矿井工作面降温效果不明显,无法有效控制井下热害的问题,利用热管的高效传热特性,建立了采用动力型热管的热害控制系统并搭建了试验平台,用以模拟井下热源环境以及系统热量、冷量传递输运过程。结合矿井实际环境,测试分析了动力型分离式热管降温系统换热的影响因素。结果表明:在蒸发器和冷凝器迎风风温36.5℃和18℃、冷凝器风速3 m/s、溶液泵频率20 Hz、充液率51%的条件下,蒸发器的吸热量随着风量的增加而升高;在蒸发器迎风风温42.8℃、风速2 m/s、冷凝器风温18.8℃、风速3 m/s、溶液泵频率20 Hz的条件下,最佳充液率取值区间为51%~60%;蒸发器各参数不变,当冷凝器迎风温度为16.5℃、风速为2.5 m/s、充液率为67%时,换热量随着溶液泵频率的增加先升高后稳定不变;两换热器距离为4~10 m时,温度和风速变化对系统换热效率影响很小。研究结果反映出动力型分离式热管降温系统可有效改善深井工作环境,使井下高温热害得到有效控制。     

矿用潜水泵在煤矿抗灾强排系统中的应用

 煤矿井下水害不仅直接威胁煤矿的安全生产,且严重威胁着矿工的生命安全。根据多年对潜水泵排水系统的研究及煤矿抗灾泵站的设计经验,提出采用卧泵加潜水泵排水方案替代传统的井底中央泵房加防水闸门方案的观点,大大提高了矿井抵抗水灾的能力,使防治水工作由被动堵水变为主动防治水。实践证明,对有突水淹井危险的矿井,卧泵加潜水泵排水系统是解决矿井正常排水和抗灾抢险排水的有效方案。     

某铁矿无底柱分段崩落法崩矿步距优化

针对某铁矿生产中矿石损失贫化严重的问题,以该铁矿为工程背景,通过室内相似材料放矿模拟试验,测得了其矿岩散体流动参数和沿进路方向放出体形态,得到了不同崩矿步距下矿石的贫损指标。试验结果表明,当崩矿步距为3.7～4.2m时,矿石贫损指标好。然后通过对不同崩矿步距的进路进行现场出矿跟班标定,统计了各出矿口矿石放出量及废石混入情况,结果表明,放出体高度一定时,崩矿步距越大,放出体形态越小,放矿截止时间推迟,可回收更多矿石。故推荐该铁矿崩步距优化值为4 m(2m+2m),矿山可取得较好的贫损指标。     

水锤效应影响洗井效果的原理

洗井工艺在水文勘探孔成井工艺中占有重要的地位。以封闭反压洗井为例,详细阐述了水锤效应的洗井原理,并通过相应的模型简化推算,得出了水锤效应所造成的水头差可达136 m,在理论上证明了水锤效应具有良好的洗井效果。最后,通过对水锤压强公式中变量的分析,提出了将泵的入水口置于封隔段最底端、提高泵量、减小封隔段长度等3种方法来优化水锤效应的洗井效果。     

深井高应力软岩中央泵房稳定性控制技术研究

龙固煤矿中央泵房埋深855 m,所处地质构造极其复杂,围岩松动范围较大,支护结构极易失稳破坏.为保障中央泵房支护结构的稳定性,龙固煤矿通过优化高强让压锚杆、注浆锚索、锚注等综合支护措施加固中央泵房,实现了对中央泵房的稳定性控制.     

高温矿井热湿环境对人体机能的影响

矿井高温热害及其治理已成为国内外采矿界公认的科技难题,矿井降温技术已成为高温矿井正常安全生产、企业发展的瓶颈技术和关键技术。随着矿井开采深度逐渐增加,作业人员的安全及职业健康问题愈加突出,尤其是高温高湿环境下矿工的健康问题。研究热湿环境对人体机能的影响尺度,可为更好地调节高温矿井热湿环境提供依据和借鉴。针对3个高温金属矿井,选取不同中段的5个作业点（其环境温度范围分别为23~26 ℃、27~30 ℃、31~34 ℃、35~38 ℃、39~42 ℃,湿度范围介于60%~70%、70%~80%、80%~90%三个区间,风速调控为0.5 m/s、1.5 m/s、2.5 m/s）,对50名矿工（10个作业小组）进行生理、心理及行为测量。通过测量及数据分析得到热湿环境下人体各机能参数的变化趋势,结论为温度27 ℃以下、湿度60%~70%、风速0.5 m/s为矿工作业环境的舒适范围。温度超过27℃,湿度超过70%时,需采取降温除湿措施改善井下作业条件。     

龙门煤矿矿井恢复方案的制定与实施

龙门煤矿在恢复的过程中,重点关键环节就是对矿井井下动压水量和静压水量的预测预判,根据预测的涌水量选定排水设备和制定排水方案以及设备入井运输安装的方案。经过详细分析研究,根据井下的涌水量、矿井井筒和井下巷道的布置方式制定了采用大功率潜水泵在主副井井筒同时排水,先恢复一水平泵房及变电所,再采用主井井筒排水、救灾潜水泵排水和斜巷下山追水配合的方式恢复二级泵房及变电所的总体方案,在方案的实施过程中,做到了2套稳水保障措施,在最关键的两级泵房恢复环节确保排水量的稳定和水位的安全控制,确保恢复期间人员设备的绝对安全,保证了矿井恢复的进度,确保了在矿井恢复期间的安全工作。     

大型水泵装配密封与气密性检测方法研究

为防止水泵泵体漏水,研究了大型水泵装配密封与气密性检测方法。分析了水泵的结构,研究了大型水泵结合面的密封和转动部分的密封方法,水泵气密性检测技术主要采用乳化液泵、密封法兰、压力表、密封垫、封堵螺栓等测试工具,通过表面喷涂肥皂水→充入压力水→置压检测→数据比较的测试步骤,对水泵的气密性进行全面检测。研究降低了水泵壳体漏水现象,实现了矿井安全顺利排水及矿井安全生产。