地浸采铀渗流弥散场特征分析及应用(待续)

应用地下水模拟软件,对地浸采铀井场的水动力渗流场和溶质弥散迁移场进行了量化分析研究。将渗流场分为若干特征区域,定义了粒子渗流域平垂面特征参数、地下水对地浸流场稀释率、注孔流量贡献值等特征参数,同时根据各抽孔的稀释量变化对地浸流场进行了周期划分。在地层均质性、抽注流量、井距、过滤器安放位置及过滤器长度等不同因素影响下,建立内蒙古某地浸井场的水动力及溶质弥散迁移模型,并以这些特征参数为指标对井场进行了量化比较。     

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。     

过滤器布置方案对地浸采铀浸出效果的影响分析

本文以有效对流体积、有效对流矿体体积比、有效浸出矿体体积比、浸出对流体积比4种地浸采铀流场特征参数为计算分析依据,建立了一套地浸采铀流场定量化分析评价方法。基于该方法,针对内蒙古某地浸采铀矿山,开展了过滤器布置方案对地浸采铀浸出效果的影响分析,并为现场钻孔施工推荐了最优过滤器设计方案。研究结果表明：采用地浸采铀流场特征参数的定量化分析评价方法,可以对不同过滤器设计方案下的有效对流体积、有效浸出体积、浸出剂利用率等进行定量分析;各过滤器布置方案量化对比后发现,长过滤器方案形成的流场范围更大,过滤器长度大于5 m时,增加单位长度带来的增益效果降低;过滤器安装位置对有效对流体积和有效浸出体积影响明显,短过滤器方案（2.5 m）宜采用中心布置,长过滤器方案（5 m、10 m）宜采用错位布置;方案2的特征参数表现较好,为最优过滤器设计方案,在现场应用后,提高了采区抽注液量与铀浓度,更科学有效地指导了地浸采铀井场的工程设计。     

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。     

地浸采铀抽注平衡关系对溶浸液流失与地下水流入的影响研究

在地浸采铀过程中,需要尽量减少溶浸液向采区外围流失,并控制采区外围天然地下水向采区的流入量,以提高浸铀效率和减轻对周围地下水环境的影响。以某地浸采铀单元为例,通过设置不同的抽注流量组合进行地浸水动力数值模拟计算,研究地浸抽注平衡关系对溶浸液的流失及地下水流入的影响规律。结果表明,地浸采铀过程抽注流量的平衡关系是影响溶浸液流失量和外围地下水流入量的重要因素,溶浸液流失量随抽注流量比值的增大而减少,外围地下水的流入量则随抽注流量比增大而增加。当抽注流量比≥0.87时,溶浸液流失量可控制在注液流量的15%以下,而抽注流量比≤1.13时,外围地下水流入量不超过抽液流量的14%。模拟结果为合理控制地浸采铀过程中的溶浸液和地下水交换量提供借鉴。     

地浸采铀抽注平衡关系对溶浸液流失与地下水流入的影响

在地浸采铀过程中,需要尽量减少溶浸液向采区外围流失,并控制采区外围天然地下水向采区的流入量,以提高浸铀效率和减轻对周围地下水环境的影响。以某地浸采铀单元为例,通过设置不同的抽注流量组合进行地浸水动力数值模拟计算,研究地浸抽注平衡关系对溶浸液的流失及地下水流入的影响规律。结果表明,地浸采铀过程抽注流量的平衡关系是影响溶浸液流失量和外围地下水流入量的重要因素,溶浸液流失量随抽注流量比值的增大而减少,外围地下水的流入量则随抽注流量比增大而增加。当抽注流量比≥0.87时,溶浸液流失量可控制在注液流量的15%以下,而抽注流量比≤1.13时,外围地下水流入量不超过抽液流量的14%。模拟结果为合理控制地浸采铀过程中的溶浸液和地下水交换量提供借鉴。     

帷幕注水地浸采铀三维地下水流数值模拟

在大量实测资料基础上,建立了新疆某铀矿床C10采区含矿含水层地下水流系统帷幕注水数值模型,模型总体相关系数达到0.82,较好地模拟了采区帷幕注水抬升含水层水位的水流状态。利用该模型对采区在开展抽注生产情况下含水层区域地下水位变化趋势进行预测。预测显示,在现有水力条件下,采区地浸生产钻孔设计为五点型,21个抽液孔33个注液孔,单孔抽液量为60m3/d,抽注孔间距为25m的井场排布时,采区外围8个帷幕孔进行帷幕注水抬升水位,单孔平均注液流量为115m3/d,1a内采区含水层地下水水位标高保持在1 210m以上,可维持井场正常抽注平衡。     

CO_2+O_2中性原地浸出采铀矿山井场抽注液平衡与地下水环境的影响关系

地浸矿山采铀过程中既要尽量减少溶浸液向采区外围扩散、流失,又要避免采区外围地下水大量流入采区内部,以减小溶浸液对矿层外围地下水环境影响并提高浸出效率。在钱家店(钱Ⅱ块)铀矿床CO_2+O_2中性浸出地浸采铀矿山,改变抽注液比对矿层地下水水位及水样化学组分进行测量与分析,研究地浸采铀抽注液平衡与地下水环境的影响规律。通过在合理区间内调整井场采区抽注液比,控制矿层溶浸液溶浸范围、减小溶浸液向外围扩散,实现了有效控制地下水化学组分趋于稳定,减小地浸开采对地下水环境影响的目的。研究表明,控制抽液总量大于注液总量0.3%至0.35%时,井场内部形成大的降落漏斗,溶浸液只在井场边缘附近运移,扩散距离可控。     

渗流场——应力场耦合分析

首先分析了渗流场与应力场耦合问题的现状，以Louis耦合关系式建立的等效渗流场与应力场耦合数学模型的混合分析方法进行数值分析；最后以该模型分析验证了某库岸边坡的耦合应力场。     

尾矿坝二维固结稳定渗流分析

根据尾矿坝的实际情况，分析了目前尾矿坝渗流分析中存在的问题。提出了考虑渗流场与应力场耦合的二维固结渗流分析方法，进行了系统的理论推导及程序设计，并应用于白雉山尾矿坝的渗流分析。     

低渗透煤层瓦斯解吸渗流规律的试验研究

如何提高煤层气采收率是目前煤层气开发的重点课题。通过实验揭示了温度是影响煤层气渗透率及解吸渗流量的关键因素之一,得到了非等温条件下煤层气解吸-渗流规律。实验通过自制的温控三轴煤层气解吸渗透仪进行规律探究。经数据拟合,分析得出:不同温度条件下,渗透率随孔隙压力的增加以指数形式递增;在相同围压、轴压和孔隙压力条件下,等温解吸时,煤样瓦斯渗流量随温度的增加而呈现指数递减规律;升温解吸时,解吸量比低温下的渗流量增加,孔隙压力越大,渗流量增加越明显。根据试验结果,认为在注热开采煤层气时,通过间歇式注热(蒸汽吞吐)使煤层温度梯度不断变化,煤层发生升温解吸,有利于煤层气的产出。对低渗透煤层瓦斯开采提出新的思路。     

煤层裂隙应力场控制渗流特性的模拟实验研究

针对坚硬顶煤在地应力场控制下水力压裂方法存在的问题,通过压水实验详细研究了应力控制下煤体中开放型裂渗流特征与毛细管力、裂隙开度、应力水平及注水压力的关系,建立了应力场中裂隙渗透性规律,探讨了注水压力对开放型裂隙及隙流状态参数的影响关系,实测结果表明,在煤体卸压区的不同出水点,开放型裂缝泄漏流量不同：距注水测点3．5m处流量小于7％,距注水点2．5m处流量小于8％;距注水点1．5m内小于19％,本模型对于煤体水压致裂控制参数选择以及改善顶煤采出率具有实用价值。     

大跨度双连拱隧道开挖渗流场特征研究

连拱隧道特殊的结构型式导致了连拱隧道在渗漏水防治方面存在较大的困难,对大跨度的连拱隧道而言,这种现象尤为突出。要研究地下水在连拱隧道中的渗漏,首先要研究连拱隧道施工过程(开挖步骤)对渗流场的影响。文中对南京九华山大跨度双连拱隧道所在工程区的工程地质及水文地质特征进行了分析,根据场地岩体的基本性质,采用二维渗流分析方法,对九华山隧道在不同开挖(加固)步骤中的渗流场特征进行了详细的研究,得出在不同开挖步骤中隧道围岩的渗透压力及渗透梯度,指出渗透压力及渗流速度较大的部位,为隧道及时加固以及防排水设计提供理论基础。     

各向异性散体介质中的渗流场分析研究

在多孔介质地下水动力学的基础上,从矿堆散体介质的渗透特性出发,分析了堆浸工艺中溶浸液渗流运动的规律以及应力场变化对渗流场的影响机理,建立了有关各向异性散体中非稳定渗流的偏微分方程,推导了渗流运动与散体孔隙比的变化关系,得出应力场通过影响散体的体积应变和孔隙率而影响散体的渗透率,从而最终影响渗流场的结论。     

基于Geostudio的某土石坝稳定性流固耦合分析

选用某土石坝坝体的某一典型剖面,采用GeoStudio软件中的渗流分析模块SEEP/W和应力应变分析模块SIGMA/W,基于比奥固结原理进行坝体稳定性的流固耦合即应力场与渗流场的耦合分析,以较真实地判定坝体在外力作用下的力学响应特性,为找出该土石坝时间-位移曲线异常波动的真正原因提供了依据.     

地下水非达西渗流分析

非达西渗流分析是地下水资源分析与评价的重要内容。系统地分析与总结了岩土体中地下水非达西 (非线性 )渗流的理论与试验规律 ,采用解析分析和数值分析相结合的研究方法 ,对一维、二维非达西渗流进行了求解 ,并与相应的达西 (线性 )渗流解进行了比较。可以看出 ,不能采用线性渗流规律来近似代替非线性渗流规律     

基坑防渗体局部失效渗流场变化特征

采用三维有限元方法分析了基坑开挖工程在防渗体出现局部失效情况下,引起渗流在失效部位的集中及渗流场空间状况.提出了以一维通道嵌入三维块体的方法模拟管涌发展过程及渗流场变化特征.讨论了管涌通道渗透性对基坑管涌发展规律的影响.