地浸砂巖型鈾礦鉆探施工治理涌水地層技術(shù)措施

介紹了金剛石—硬質(zhì)合金復(fù)合球齒鉆頭在內(nèi)蒙古某地區(qū)鈾礦床卵礫石層中的生產(chǎn)試驗(yàn)情況。在鉆進(jìn)卵礫石層時,保徑未做加強(qiáng)的金剛石—硬質(zhì)合金復(fù)合球齒鉆頭的平均鉆進(jìn)效率為2.50m/h,鉆頭的平均壽命為7.34m/個;保徑加強(qiáng)型金剛石—硬質(zhì)合金復(fù)合球齒鉆頭的平均鉆進(jìn)效率為2.82m/h,鉆頭的平均壽命為10.18m/個;而普通合金鉆頭的平均鉆進(jìn)效率為1.29m/h,鉆頭的平均壽命為1.19m/個。試驗(yàn)表明金剛石—硬質(zhì)合金復(fù)合球齒鉆頭是一種理想的鉆進(jìn)卵礫石層的鉆頭。

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)。

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。

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;鈾礦石中以四價形式存在為主,六價鈾偏少,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。

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)。

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)。

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,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。

松遼盆地為一個含有油、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.

砂巖型鈾礦弱信息提取及綜合評價技術(shù)是當(dāng)前鈾礦勘查中的重要研究內(nèi)容之一。通過近幾年的研究，提出了航磁、航放弱信息提取的內(nèi)涵，研究了航磁、航放弱信息形成理論，建立了有效的弱信息提取數(shù)學(xué)模型；基于gis軟件，實(shí)現(xiàn)了弱信息提取模型，并開發(fā)了專家打分綜合評價模型。在某地區(qū)，應(yīng)用gis軟件完成了航磁、航放弱信息提取試驗(yàn)和鈾資源綜合評價。研究結(jié)果表明，弱信息提取和綜合評價技術(shù)可快速縮小砂巖型鈾礦找礦靶區(qū)，提高預(yù)測精度。

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%。

以煤田鉆孔資料\"二次開發(fā)\"作為鈾礦勘查新思路,在三道明水盆地共收集和篩查煤田鉆孔15個,其中鈾礦孔2個,放射性異常孔2個;對收集的煤田鉆孔放射性測井成果開展了綜合研究,簡要分析了該盆地的砂巖型鈾礦成礦地質(zhì)條件和成礦潛力,確立了中侏羅世大山口群和下白堊統(tǒng)赤金堡組為鈾找礦目的層;根據(jù)煤田孔中白堊系地層鈾礦化類型,在該盆地劃分出潛水氧化帶和層間氧化帶型兩個砂巖型鈾礦找礦靶區(qū),為在該盆地開展砂巖型鈾礦找礦工作指出了方向。

本文作者闡述了鄂爾多斯盆地和巴音戈壁盆地鈾礦深孔復(fù)雜地層鉆探所遇到的問題,根據(jù)各種復(fù)雜地層設(shè)計選用了不同鉆頭,并取得了很好的鉆進(jìn)效率;制定了預(yù)防深孔事故的措施,降低了事故率。

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)。

通過瞬變電磁測深方法在公婆泉地區(qū)尋找砂巖型鈾礦中的應(yīng)用，以視電阻率斷面特征的定性分析，結(jié)合孔旁測深、正演擬合、反演計算，劃出了4個大的地層界面。根據(jù)地層的隆起、凹陷特征分析了地下水的補(bǔ)、徑、排條件。探討了砂巖型鈾礦成礦地質(zhì)環(huán)境。

砂巖型鈾礦床是一種具有重要經(jīng)濟(jì)價值的鈾礦類型,受到世界各國地質(zhì)勘探部門的高度關(guān)注。本文應(yīng)用電子探針和高分辨分析型電鏡聯(lián)合研究鄂爾多斯盆地砂巖型鈾礦鈾的賦存狀態(tài);對砂巖中鈾、釷及稀土含量的分布進(jìn)行了線掃描分析,觀察到鈾礦物微粒主要分布在砂巖的主要造巖礦物裂隙中及其膠結(jié)物中。鈾礦物主要存在形式是以鈾石微粒(uo2)的形式存在,以微粒吸附形式存在(小于1μm)。鈾石微粒一般富集在砂巖中的鉀長石、微斜長石、白云母裂隙和解理縫或膠結(jié)物中,分析數(shù)據(jù)顯示氧化鈾的含量可達(dá)1%～3.46%,在石英和方解石顆粒裂隙或解理縫中比較低。應(yīng)用高分辨的電鏡還觀察到少數(shù)呈較大鈾石微粒集合體形式存在,最大可達(dá)200μm。從電子探針分析數(shù)據(jù)上看,uo2含量可以從0至幾個百分含量,一般來說含鈾高的部位,其對應(yīng)的稀土元素、tho2含量也較高。本文的研究對含油氣盆地的鈾礦質(zhì)的沉淀、運(yùn)移和富集的認(rèn)識具有重要意義,同時對鄂爾多斯盆地鈾礦開發(fā)過程的選冶工藝的確定,具有借鑒價值。

簡要分析了在梁河盆地開展瞬變電磁勘探的電性基礎(chǔ),對多測道剖面曲線和視電阻率斷面圖進(jìn)行了定性解釋,解釋成果對鉆孔布置起到了良好的指導(dǎo)作用。

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,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。

本文簡述連云港新浦磷礦危機(jī)礦山接替資源勘查項(xiàng)目，zk202鉆孔-400坑道鉆探涌水地層、泥漿使用、堵涌等工作實(shí)踐，總結(jié)了涌水地層巖心鉆進(jìn)、泥漿使用及堵涌方法，不僅解決了施工過程中埋鉆、卡鉆、燒鉆及泥漿稀釋等難題，而且縮短了施工周期，降低了施工成本，保證了鉆探質(zhì)量，在同類條件及地層施工中具有一定的借鑒、指導(dǎo)作用。

以煤田鉆孔資料\"二次開發(fā)\"作為鈾礦勘查新思路,擇優(yōu)選取三道明水盆地收集的煤田放射性異?？走M(jìn)行原位鉆孔驗(yàn)證,通過驗(yàn)證結(jié)果對比分析,認(rèn)為三道明水盆地鈾礦化可能為層間氧化帶和潛水氧化帶復(fù)合型鈾礦化。結(jié)合該盆地的成礦地質(zhì)條件,初步建立了該盆地砂巖型鈾礦的成礦模式,根據(jù)該模式又探討了兩個靶區(qū)的找礦方向,為在該盆地繼續(xù)開展砂巖型鈾礦找礦工作提供了新思路。

本文以下莊鈾礦田330花崗巖型鈾礦床和新疆511、512砂巖型鈾礦床為例,分析對比了這兩種類型鈾礦床上土壤天然熱釋光的發(fā)光曲線特征,探討了鈾礦床上熱釋光強(qiáng)度的分布特點(diǎn)。初步研究的結(jié)果表明:在花崗巖型鈾礦床正上方熱釋光法測量結(jié)果有高值異常,而在無礦地段測量值小;在砂巖型鈾礦床正上方熱釋光法測量為低值異常,而在礦體的周圍出現(xiàn)高值異常。