中文名 | 地浸鉆孔 | 外文名 | well of in-situ leaching |
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學(xué)????科 | 核地質(zhì)學(xué) |
地浸鉆孔是地浸工藝系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié),鉆孔工程質(zhì)量、成本和工作方式對地浸采鈾技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)影響很大。地浸鉆孔要承受一定的壓力、有較大的抽注液能力、能向不同礦石品位和不同滲透性的礦段分配不同數(shù)量的溶浸液,并能長期保持穩(wěn)定的生產(chǎn)能力和一定的服務(wù)年限。確定地浸鉆孔結(jié)構(gòu)時應(yīng)考慮以下幾點:(1)礦床地質(zhì)和水文地質(zhì)條件;(2)鉆孔布置形式;(3)鉆孔的生產(chǎn)能力;(4)溶浸液注入與提升方式;(5)鉆孔的用途;(6)管材的防腐能力等。地浸生產(chǎn)鉆孔套管常采用聚氯乙烯塑料管(PVC管)、高密聚乙烯管,也可采用不銹鋼管。過濾管類型有圓孔包網(wǎng)式過濾管、窄縫式過濾管和填礫過濾管。我國地浸鈾礦山主要采用的鉆孔結(jié)構(gòu)有:局部擴孔填礫結(jié)構(gòu)和托盤結(jié)構(gòu)兩種。
注入井(injection well)
地浸采鈾中向礦層注入浸出劑的鉆孔,也稱注液井。(GBT 4960.3-2010 核科學(xué)技術(shù)術(shù)語 第三部分:核燃料與核燃料循環(huán),P2)
抽出井(production well, pumping well)
地浸采鈾中從礦層內(nèi)抽出浸出液的鉆孔,也稱抽液井。(GBT 4960.3-2010 核科學(xué)技術(shù)術(shù)語 第三部分:核燃料與核燃料循環(huán),P3)
觀測井(monitoring well)
在地浸采鈾中用來監(jiān)測含水層地下水狀態(tài)和化學(xué)成分的鉆孔,也稱監(jiān)測井。
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評分: 4.4
填礫式結(jié)構(gòu)作為一種比較先進的鉆孔結(jié)構(gòu),自運用到我國地浸生產(chǎn)鉆孔以來,其施工技術(shù)已相對成熟,施工工藝也從靜水填礫發(fā)展到動水填礫,特別是動水上升流填礫工藝已廣泛得到應(yīng)用,在大量實踐中積累了豐富經(jīng)驗,使填礫式鉆孔結(jié)構(gòu)的施工工藝進一步完善。
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評分: 4.6
介紹了哈薩克斯坦砂巖型鈾礦床的儲量計算指標(biāo)、地浸鉆孔結(jié)構(gòu)及施工工藝、洗井、地球物理測井等鉆孔工程與資源評價相關(guān)技術(shù)。同時,從水文地質(zhì)學(xué)角度剖析了提高鉆孔涌水量所能采取的技術(shù)措施。
鈾礦冶地浸采鈾
地浸出采鈾(簡稱地浸采鈾)是一種在天然埋藏條件下,通過溶浸液與礦物的化學(xué)反應(yīng)選擇性地溶解礦石中的鈾,而不使礦石產(chǎn)生位移的集采、冶于一體的新型鈾礦開采方法。它一改過去常規(guī)礦山的生產(chǎn)模式,沒有昂貴而繁重的井巷或剝離工程,也沒有礦石運輸、選礦、破碎和尾礦壩建設(shè)等工序;被采的是礦石,但采出的是含有有用組分的溶液。地浸采鈾具有工藝簡單,基建投資少、生產(chǎn)成本低、環(huán)境保護和安防條件好,資源利用率高等優(yōu)點,這一采礦新領(lǐng)域已受到世界采礦業(yè)的普遍關(guān)注。
地浸采鈾是通過從地表鉆進至含礦層的注液井將按一定比例配制好的溶浸液注入到礦層,注入的溶浸液與礦石中的有用成分接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成的可溶性化合物在擴散和對流作用下離開化學(xué)反應(yīng)區(qū)進入沿礦層滲透遷移的溶液液流中形成浸出液;浸出液經(jīng)過礦層從抽液井提升至地表,抽出的浸出 液輸送至回收車間進行離子交換等工藝處理,最后得到合格產(chǎn)品。原地浸出采鈾原理如圖1所示。
我國地浸采鈾技術(shù)的研究始于七十年代初,通過多年的試驗研究,地浸采鈾已成為我國鈾礦采冶的重要方法,主要工藝技術(shù)指標(biāo)達到國際水平。形成了一套以地浸鈾資源評價、溶浸液配方和使用方法、地浸鉆孔結(jié)構(gòu)與施工工藝、鉆孔排列方式和鉆孔間距的確定、溶浸范圍控制、浸出液處理工藝技術(shù)、地浸礦山環(huán)境保護等為主體的地浸采鈾技術(shù)體系。
其中鉆孔形式(井型)是指地浸采鈾抽注液鉆孔在平面上的布置形式、分布狀況及相對位置;鉆孔距離(井距)則是相鄰兩個鉆孔間的距離,它包含抽液孔與注液孔間的距離,注液孔與注液孔(抽液孔與抽液孔)間的距離。井型與井距的確定,影響地浸采鈾鉆孔工程量的大小、溶浸液的有效循環(huán)時間,影響地浸產(chǎn)品成本高低與鈾資源回收率的大小。井型與井距布置應(yīng)遵循以下三條原則:(1)保持抽注平衡,根據(jù)鉆孔抽注液量的大小來確定抽注液鉆孔的數(shù)量和排列方式,做到抽出的溶液量與注入的溶液量基本相等;(2)保證溶浸液的合理分配,要求礦體浸出均勻,并盡可能消除溶浸死角,以獲得較高的浸出率;(3)保證較小的鉆孔工程量和較低的噸金屬成本。常用的井型有5點型、7點型和行列式井型,井距一般為8~50m。
井型(well pattern)
地浸采鈾抽出井與注入井在平面上的排列形式稱為并型,它反映抽出井與注入井在平面上的相對位置及分布形態(tài),其內(nèi)容包括兩個方面:一是井場抽出井與注入井在平面上的相對位置關(guān)系;二是抽出井與注入井在數(shù)量上的對應(yīng)關(guān)系。
井距(well spacing)
相鄰兩個鉆孔間的距離,它包括兩層含義:一是抽出井與注入井之間的距離;二是注入井與注入井(或抽出井與抽出井)間的距離,如未加說明,常提到的井距指抽出井與注入井之間的距離。井距決定著浸出劑的有效循環(huán)和資源回收率的高低,選擇合理的井距是確定井場工藝的首要工作。
采區(qū)(mining area)
指按設(shè)計將開采的礦體分為若干開采單元,在一定階段內(nèi)開發(fā)的具有一個完整的抽注液循環(huán)單元的獨立的開采作業(yè)區(qū)。
根據(jù)地質(zhì)或工程要求,利用鉆探設(shè)備,在巖層中鉆鑿的直徑遠小于其深度的柱形圓孔。鉆孔的最上部稱孔口,鉆孔的底面稱孔底,由孔口至孔底的整個柱狀側(cè)面稱孔壁。整個鉆孔有時也稱為孔身。根據(jù)工程目的不同,鉆孔可分為地質(zhì)勘探鉆孔、水文鉆孔、工程鉆孔等。
鉆孔直徑、鉆孔深度、鉆孔方向是一個鉆孔的三要素。鉆孔要素取決于工程目的和施工條件。煤田地質(zhì)勘探鉆孔的直徑通常在75~172mm范圍內(nèi);直徑小于75mm的稱小口徑鉆孔;直徑大于172mm的稱大口徑鉆孔或鉆井。煤田地質(zhì)勘探鉆孔的深度通常不超過1500m,深度在300m以內(nèi)的鉆孔稱淺孔;深度在300~800m的稱中深孔;深度超過800m的稱深孔。鉆孔方向即鉆孔軸線的指向。地面鉆孔有直孔和斜孔(鉆孔軸線同鉛垂線間夾角小于45°的鉆孔??拥楞@孔的方向可變性很大,可以從垂直向下到垂直向上,但多數(shù)是接近水平的鉆孔。
又稱孔身結(jié)構(gòu),指鉆孔由開孔到終孔的孔徑變化。通常在施工前對鉆孔結(jié)構(gòu)進行設(shè)計,即提出對整個鉆孔與一定深度相對應(yīng)的孔徑變化要求,并以剖面圖的形式繪出。設(shè)計內(nèi)容包括埋設(shè)孔口管的直徑及深度、開孔直徑和鉆進深度、各個需變徑孔段的直徑和鉆進深度。如須下入套管,還應(yīng)繪出套管規(guī)格、下入位置、層數(shù)及固定方法,并附文字說明以及終孔直徑和終孔深度等??咨斫Y(jié)構(gòu)剖面又稱鉆孔技術(shù)剖面,它作為《鉆孔地質(zhì)技術(shù)指示書》的重要內(nèi)容之一,是鉆孔施工的主要依據(jù)。設(shè)計時,綜合考慮鉆孔的工程目的、巖層特點、最大深度、合理的終孔直徑以及鉆進方法、護孔措施、設(shè)備能力等,并在滿足地質(zhì)或工程要求的前提下力求簡化孔身結(jié)構(gòu);盡量縮小整個鉆孔的直徑;盡少變換孔徑,不下或少下套管,以加快鉆進速度、降低鉆探成本。常用的設(shè)計方法是先根據(jù)鉆孔工程目的及最大鉆進深度確定合理的最小終孔直徑,再據(jù)穿過的巖層性質(zhì)、孔壁穩(wěn)定情況及合理利用設(shè)備功率等因素,自下而上逐段推出變徑位置以及開孔直徑。對于較復(fù)雜的孔段應(yīng)考慮進行技術(shù)處理或下入套管的可能,保留進行擴孔或下入套管的備用直徑,不強求簡化。
①獲取巖心、巖屑或煤層氣樣品,必要時從孔壁補取巖樣。
②作為煤田測井通道,獲取巖層各種地球物理信息。
③簡易觀測地下含水層水文地質(zhì)動態(tài)。
④有的鉆孔可探采結(jié)合,開采地下水、煤成氣,地?zé)岬取?