地浸砂巖型鈾礦卵礫石層鉆進(jìn)用鉆頭的試驗(yàn)

在新疆吐哈盆地、準(zhǔn)噶爾盆地開展的地浸砂巖型鈾礦鉆探工作中,常遇到涌水地層,給施工增加了困難。對此有針對性地開展技術(shù)攻關(guān),優(yōu)化治理方案,摸索涌水地層變化規(guī)律,制訂有效的工藝措施,配制各種加重泥漿,較好地解決了涌水層施工難題,為安全、快速施工提供了技術(shù)保障。

針對地浸砂巖型鈾礦鉆探中致密泥巖鉆進(jìn)效率低的問題,在內(nèi)蒙古巴音戈壁盆地研究試驗(yàn)了齒形復(fù)合片鉆頭與圓片狀復(fù)合片鉆頭,提高了鉆進(jìn)效率。對研磨性較弱,中等硬度致密泥巖,采用φ104mm雙環(huán)式齒形復(fù)合片鉆頭(六組)的鉆進(jìn)效率達(dá)到2.60m/h,比普通復(fù)合片鉆頭提高73%;采用φ110mm雙環(huán)式平底齒形復(fù)合片鉆頭(四組)的鉆進(jìn)效率達(dá)到2.58m/h,比普通復(fù)合片鉆頭提高27%。對研磨性較強(qiáng),硬致密泥巖,采用φ110mm雙環(huán)式階梯齒形復(fù)合片鉆頭(八組)的鉆進(jìn)效率達(dá)到3.31m/h,比普通復(fù)合片鉆頭提高25%;φ110mm雙環(huán)式平底齒形復(fù)合片鉆頭(八組)的鉆進(jìn)效率達(dá)到4.38m/h,比普通復(fù)合片鉆頭提高20%。

針對近年在巴音戈壁盆地及鄂爾多斯盆地鉆探所遇到的復(fù)雜地質(zhì)情況,研究試驗(yàn)了pdc鉆頭,在地浸砂巖鈾礦鉆探生產(chǎn)中取得了良好的效果,并制定總結(jié)了相應(yīng)的鉆進(jìn)參數(shù)。

自20世紀(jì)中期開始,人們就對砂巖型鈾礦有了更新的認(rèn)識,并在越來越先進(jìn)的勘探、開采技術(shù)的良好配合下,使砂巖型鈾礦變成了一種被世界公認(rèn)的重要礦種之一。另外,越來越多不同種類的鈾礦床被發(fā)現(xiàn)也對原子能事業(yè)起到了推波助瀾的作用。我國于20世紀(jì)末將砂巖型鈾礦列為四大鈾礦之一。反觀我國核工業(yè)幾十年的發(fā)展歷程可以斷定,未來鈾礦床搜尋的主要方向還應(yīng)是鎖定在我國北方中新生代盆地。本文筆者將就我國國內(nèi)目前對砂巖型鈾礦沉積環(huán)境的研究現(xiàn)狀進(jìn)行初步探討。

針對砂巖型鈾礦的成礦特點(diǎn),以下對比各種地球物理方法在尋找地浸砂巖型鈾礦中的應(yīng)用,總結(jié)了解決砂巖型鈾礦的不同階段地質(zhì)任務(wù)的一套快速勘查方法技術(shù)。

主要介紹了球狀合金鉆頭的結(jié)構(gòu)要求、鉆進(jìn)工藝規(guī)程參數(shù)、室內(nèi)試驗(yàn)和生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)等方面的技術(shù)和成果。

一、大八角合金三翼大水眼無心鉆頭1.結(jié)構(gòu)大八角三翼大水眼無心鉆頭的結(jié)構(gòu)如圖所示。用直徑91毫米,壁厚10毫米的鉆頭料做鉆頭體。鉆頭體上鑲焊三個(gè)厚16毫米翼片。為了提高鉆頭的抗掰能力和耐磨性,在錐面上用大八角合金。為使合金出刃一致,翼片加工由鍛壓改為車銑,把三個(gè)翼片車成六個(gè)階梯,階梯

分析了十紅灘鈾礦床南段的地層結(jié)構(gòu)、地球化學(xué)、礦物成分和化學(xué)組成、水文地質(zhì)、水文地球化學(xué)等特征。結(jié)果表明:礦層具有地浸必要的穩(wěn)定隔水頂、底板,埋藏深度適宜,但含水層連續(xù)性不好,存在多層鈣質(zhì)夾層;鈾礦物以瀝青鈾礦為主,與黃鐵礦、方解石緊密共生,礦石中的sio2偏低,al2o3、cao、fe2o3偏高,易產(chǎn)生ca、fe等化合物的沉淀;鈾礦石中以四價(jià)形式存在為主,六價(jià)鈾偏少,提高鈾的浸出率難度大;地下水礦化度過高,水中的硫酸鈣及碳酸鈣的飽和指數(shù)都大于零。因此,南礦段地浸條件決定了無論采用常規(guī)的規(guī)酸法或與堿法開采都無法正常進(jìn)行高效的浸出,新的工藝研究勢在必行。

從古構(gòu)造、古地理重塑入手,系統(tǒng)分析伊犁盆地各沉積時(shí)期的沉積建造特征,并探討其與砂巖型鈾礦的關(guān)系。研究表明,伊犁盆地雙基底建造形成了盆地的富鈾基底,盆地早—中侏羅世在弱伸展環(huán)境下形成的暗色含煤碎屑巖建造成為盆地的含礦建造形成期,盆地晚白堊世—新近紀(jì)在弱擠壓環(huán)境下形成的紅色碎屑巖建造有利于鈾的后生改造富集成礦。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析表明,伊犁盆地砂巖型鈾礦化與含礦層的沉積相類型、單層砂體厚度及巖性結(jié)構(gòu)等建造特征密切相關(guān)。

對比了酸法、堿法處理某砂巖鈾礦石的浸出性能。結(jié)果表明,5g/lh2so4或10g/lnh4hco3作為溶浸劑,鈾的浸出率分別達(dá)到87%和81%左右。若采用堿法浸出,其溶浸劑中應(yīng)盡量避免鈉離子或補(bǔ)充等量不與碳酸根形成沉淀的金屬陽離子,以避免鈉離子引起的礦層滲透系數(shù)的降低。采用低質(zhì)量濃度硫酸浸出,浸出過程相對平穩(wěn),浸出液固體積質(zhì)量比小,浸出液鈾質(zhì)量濃度高,若采用酸法浸出,可添加適量有機(jī)磷通過螯合增溶和晶格畸變的作用抑制硫酸鈣形成致密、規(guī)則結(jié)晶體,防止化學(xué)堵塞。

松遼盆地為一個(gè)含有油、氣、鈾多能源的陸相沉積盆地.綜合整理前人關(guān)于松遼盆地西部斜坡的地質(zhì)資料,闡述了西部斜坡區(qū)域構(gòu)造位置,構(gòu)造演化特征及地下含氧含鈾流體對斜坡區(qū)砂巖型鈾礦控制作用.筆者運(yùn)用砂巖型鈾礦成礦理論分析認(rèn)為松遼盆地西部斜坡帶具有良好的砂巖型鈾礦找礦前景.

本文通過用鈾礦石的ura平衡系數(shù)修正樣品的鈾含量,再進(jìn)行upb等時(shí)線擬合,獲得了北方主要產(chǎn)鈾盆地的實(shí)際成礦年齡:伊犁盆地為12ma、5～6ma、1～2ma;吐哈盆地為48ma和28ma;巴彥塔拉凹陷為7ma;鄂爾多斯盆地東勝地區(qū)為107ma。對含礦砂體中的碎屑鋯石與相應(yīng)蝕源區(qū)中酸性火成巖類的鋯石upb同位素年齡進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)含礦砂體的物質(zhì)成分直接來自中酸性火成巖類的剝蝕產(chǎn)物。該物源是形成富鈾砂體的物質(zhì)基礎(chǔ)。通過對蝕源區(qū)巖石和盆地含礦地層不同部位砂體巖石樣品的upb同位素體系演化特征的研究,論證了可地浸砂巖型鈾礦的鈾源主要來自兩方面,一是蝕源區(qū)活性鈾含量高的中酸性火成巖類,另一是已經(jīng)發(fā)生鈾預(yù)富集的沉積砂體。

松遼盆地東南隆起區(qū)嫩江組沉積期末形成了大量的正反轉(zhuǎn)構(gòu)造,主要發(fā)育斷陷和坳陷層序反轉(zhuǎn)背斜型、斷陷層序中斷層下正上逆型、坳陷層序中斷層上下皆逆型、斷陷層序中斷層上下皆逆型4種樣式。構(gòu)造反轉(zhuǎn)改變淺部坳陷層的構(gòu)造形態(tài)、物理性能、地下水的循環(huán)方式和巖石地球化學(xué)性質(zhì),導(dǎo)致深部油氣和co2向上運(yùn)移,有利于形成砂巖型鈾礦床。因此,盆地東南部找鈾礦應(yīng)注重由反轉(zhuǎn)構(gòu)造形成的剝蝕天窗地區(qū)。

松遼盆地南部遭受了多期不同性質(zhì)的斷裂構(gòu)造運(yùn)動,形成了多種形式的斷裂反轉(zhuǎn)構(gòu)造。在斷陷期,斷裂反轉(zhuǎn)構(gòu)造主要表現(xiàn)為正斷層;反轉(zhuǎn)期,斷裂反轉(zhuǎn)構(gòu)造發(fā)生逆沖,并在斷裂的上盤形成了反轉(zhuǎn)背斜帶。在局部反轉(zhuǎn)背斜構(gòu)造上,由于地層褶皺隆升,形成了剝蝕構(gòu)造天窗。其中,反轉(zhuǎn)斷裂切割了基巖至嫩江組地層,導(dǎo)致深部沙河子組、營城組等烴源巖所形成的油氣、co2和煤成氣等還原性流體沿反轉(zhuǎn)斷裂向上運(yùn)移,引起淺部較為疏松的泉頭組和姚家組紅色砂體發(fā)生后生還原蝕變,形成有利于鈾成礦的灰色砂巖目的層。同時(shí),反轉(zhuǎn)作用形成的剝蝕構(gòu)造天窗,使目的層裸露于地表,接受含氧含鈾水的滲入和氧化作用,為層間氧化帶及其鈾礦化的形成創(chuàng)造了有利條件。

對砂巖型鈾礦的大規(guī)模研究源于自上世紀(jì)九十年代開始的鈾礦戰(zhàn)略大轉(zhuǎn)移,為保證后續(xù)分析成礦機(jī)制及物質(zhì)來源等的準(zhǔn)確性,對于砂巖型鈾礦成礦時(shí)代的研究則是不可缺少的內(nèi)容之一。目前,用以研究鈾礦物年齡的最廣泛的方法主要分為全巖-單礦物u-pb等時(shí)線測試方法以及微區(qū)原位定年方法,而微區(qū)原位方法又分為電子探針化學(xué)測年和同位素原位微區(qū)精確定年。本文將通過對鈾礦年代學(xué)的研究現(xiàn)狀來總結(jié)對比,具體闡述和介紹目前定年的主要研究方法,從而為能夠更為精確的分析構(gòu)造演化歷程提供具體依據(jù)。

冶勒壩區(qū)卵礫石覆蓋層厚約500m,且含強(qiáng)烈承壓水,鉆探難度很大。本文介紹了有關(guān)沖洗液選擇、鉆進(jìn)工藝、承壓水治理等方面的內(nèi)容,特別是介紹了采用金剛石雙管鉆具單孔鉆進(jìn)覆蓋層深達(dá)420m的成功經(jīng)驗(yàn),使“六五”科技攻關(guān)成果《深厚砂卵石層金剛石鉆進(jìn)與取樣技術(shù)》得到進(jìn)一步的延伸和發(fā)展。

冶勒壩區(qū)卵礫石覆蓋層厚約500m,且含強(qiáng)烈承壓水,鉆探難度很大。本文介紹了有關(guān)沖洗液選擇、鉆進(jìn)工藝、承壓水治理等方面的內(nèi)容,特別是介紹了采用金剛石雙管鉆具單孔鉆進(jìn)覆蓋層深達(dá)420m的成功經(jīng)驗(yàn),使“六五”科技攻關(guān)成果《深厚砂卵石層金剛石鉆進(jìn)與取樣技術(shù)》得到進(jìn)一步的延伸和發(fā)展。

歐亞大陸上存在一條橫穿大陸的東西向鈾礦帶(серых,1999),該帶東段大致與中央亞洲活動帶重合,向西沿東歐陸塊(俄羅斯地臺)南緣的古生代褶皺帶延伸,直抵大西洋東岸。該帶中已探明眾多不同類型的鈾礦床,特別是砂巖型鈾礦占據(jù)著舉足輕重的地位。經(jīng)初步估算,該鈾礦帶集中了世界鈾資源量的50%和俄羅斯鈾資源量

分析了十紅灘砂巖型鈾礦床地浸采鈾水文地質(zhì)條件,對浸鈾的有利和不利因素進(jìn)行了評價(jià),并運(yùn)用地球化學(xué)模式證明傳統(tǒng)的酸法和堿法浸鈾試驗(yàn)不適合十紅灘鈾礦床,并對浸鈾的方法提出了一些建議和設(shè)想。

kingsvilledome地浸砂巖鈾礦該礦位于美國得克薩斯州境內(nèi)(北緯27°22′、西經(jīng)97°47′),礦業(yè)主為uri。鈾礦產(chǎn)于第三系,屬卷型,容礦主巖為戈利亞德組長石凝灰質(zhì)砂巖夾粘土。鈾礦床探明儲量為1500～5000tu,鈾品位為0.1％～0.3％。此礦于1985年投產(chǎn),額定年生產(chǎn)能力為500tu,實(shí)際產(chǎn)量每年達(dá)770tu,1999年停產(chǎn)待機(jī)。

查明水電站大壩區(qū)域內(nèi)地質(zhì)情況，直接關(guān)系到大壩的安全及投資概算。文中介紹了冶勒水電站右岸壩肩ｘ９號孔的４２０ｍ深厚覆蓋層鉆進(jìn)工藝情況，為類似地區(qū)的水電勘測提供了一些經(jīng)驗(yàn)

介紹了s-500鉆機(jī)的技術(shù)參數(shù)及其在大粒徑卵礫石層中的施工工藝。