碳硅泥岩型铀矿床钻孔水力开采相似模型试验研究

发布时间：2020-09-28 20:09

　　 为满足我国核电快速发展对铀资源的大量需求,解决我国部分碳硅泥岩型铀矿床常规方法不易开采的难题,本文依据所分析的钻孔水力开采工艺特点,并结合二连盆地某碳硅泥岩型铀矿床的工程地质实际情况,首次在模型试验相似理论基础上进行了碳硅泥岩型铀矿床钻孔水力开采模型试验研究。探讨了碳硅泥岩型铀矿床钻孔水力开采的可行性、开采机理、开采效率,并得出了一些有益的结论。具体内容如下:1、基于前人所研究的钻孔水力开采特点,以二连盆地某碳硅泥岩型铀矿床为工程背景,推导出适用于碳硅泥岩型铀矿床钻孔水力开采模型试验的相似准则,并根据所推导的模型试验相似准则,通过理论分析及试验研究,实现了碳硅泥岩型铀矿床钻孔水力开采原型试验方案与模型试验的几何条件、边界条件、高压水射流荷载及材料的相似。2、依据碳硅泥岩型铀矿床钻孔水力开采模型试验相似准则,设计并实施了钻孔水力开采初步模型试验和优化模型试验。通过对模型试验水力开采数据进行对比分析,探究了不同水射流开采方式、水射流压强及混凝土相似模型强度对开采效率的影响规律。研究结果表明:在同样条件下旋转喷头比直流喷头开采效率具有3 6倍的提升,但直流喷头有更大的穿透力;提高水射流压强对开采深度和单位时间开采效率有较大影响,仅通过增加单位用水量对开采效率影响不大。3、为探究钻孔水力开采方式对其它低强度矿层开采的适用性,选取砂、水泥、膨润土、石膏为基础原料,进行了三因素三水平的正交试验,并通过极差敏感性分析法,研究了不同相似材料配比对矿体相似材料强度及遇水软化特性的影响规律。试验结果表明:随着试块龄期的增加,低强度相似材料单轴抗压强度由石膏占比起主要控制作用转变为水泥占比起主要控制作用;随着膨润土用量的增多,相似材料密度逐渐减小,并且试块遇水崩解后骨料粒径越小、崩解更为彻底。
【学位单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD868
【部分图文】：

技术路线

图 3-2 旋转式水射流喷头由于赋矿层位在水平方向上岩性相对稳定，因此可视为在无限岩体中水力开采。研究表明[35-36]：射流速度对产生应力波的影响非常显著，当射流速度低于 850 m/s 时，试样上无明显应力波发生，而本次试验采用的水射流速度为 250m/s 远小于上述界限值，可认为水射流破碎矿层过程中产生的应力波在岩层中的传播、反射等影响可以忽略不计。由于边界条件对该试验影响可以忽略不计，拟采用尺寸为 5 m×3 m×2 m 的模型作为被开采介质即可满足试验几何及边界条件相似的要求，试验模型如图 3-3 所示。喷头水枪

图 3-2 旋转式水射流喷头矿层位在水平方向上岩性相对稳定，因此可视为在无表明[35-36]：射流速度对产生应力波的影响非常显著，，试样上无明显应力波发生，而本次试验采用的水射述界限值，可认为水射流破碎矿层过程中产生的应力等影响可以忽略不计。由于边界条件对该试验影响可 5 m×3 m×2 m 的模型作为被开采介质即可满足试验，试验模型如图 3-3 所示。混凝土模型浇筑区

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本文编号：2829210