CN106567712A - 一种抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔，其包括圆形注液孔1、注液口2、下水管3、标志杆4、浮子5、谷壳6、石子7、河沙8和回填土9，其施工方法为沿山体表面竖直向下打直径φ0.16 m的圆形注液孔，至含矿层以下1‑1.5 m后，由下而上依次充填谷壳6、石子7、河沙8，插入下水管3，在下水管3外壁和圆形注液孔1内壁之间填充回填土9。本发明的注液孔内填满充填物并能承受一定地表压力，不会出现孔壁坍塌的情况，保证注液孔有效使用率，提高了稀土矿的回收率。
Description
技术领域
本发明涉及一种离子型稀土矿开采技术，具体涉及一种抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔及施工方法。
背景技术
离子型稀土矿矿床为裸露地表的风化花岗岩或火山岩风化壳，大多处于平缓低山和水系发育的丘陵地带，矿床厚度平均5~30米。矿体自上而下较明显地分为腐殖层、全风化层、半风化层以及基岩，稀土主要赋存在全风化层、半风化层，由于矿床分布较浅，不便于采用地下开采方式。因此离子型稀土矿开采经历了池浸、堆浸和原地浸矿等3种露天生产工艺。因原地浸矿工艺工程只需少量破坏矿体地表植被，不剥离表土，直接在矿山上布置浸取剂注液孔注入浸取剂，并山脚布置交换液收集沟收集交换液，采用浸取剂硫酸铵浸取原矿，将稀土离子交换析出，沉淀后得到稀土碳酸盐，避免了池浸、堆浸需剥离矿土而严重破坏环境的“搬山运动”，仅需布置浸矿液注入孔和交换液收集沟破坏20%左右的地表植被，而得到国家环保部推荐采用的绿色开采技术，同时国家发改委出台《产业结构调整指导目录（2011年版）》将离子型稀土矿堆浸和池浸工艺列为淘汰类生产工艺。
注液孔不但起着开拓、采准和采矿通道的作用，还担负控制浸矿液流动的任务，要求注液孔必须能承受一定的压力和具备较大的注液能力。传统注液孔施工工艺为沿山体表面竖直向下打φ0.16 m的圆形注液孔，至含矿层以下0.5 m止，插入PVCφ25管到孔底，通过PVC管直接向注液孔孔底注液。此种注液孔存在着以下缺陷：（1）注液孔孔壁需要承受地表压力，而孔壁没有任何防护措施，长期受浸矿液甚至地表水浸蚀，容易出现孔壁坍塌方导致孔内积土，而成为废孔最终无法注液，造成该孔控制范围内资源量损失；（2）注液过程不易控制监管，容易出现注液孔溢液影响环境保护；（3）大面积注液时，液面控制不好，或使注液孔液面长时间浸到表土层，容易引起山体滑坡、塌方，或使液面不能长时间没过矿体上边界，浸矿液无法与上部稀土离子接触、交换析出，导致资源浪费。因此，从安全环保和生产控制、提高资源利用率角度出发对原地浸矿注液系统主要是注液孔进行工艺优化，对稀土矿开采作业具有重要的意义。
发明内容
本发明针对现有注液孔技术的不足，提供一种抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔及施工方法来解决上述问题。
本发明的基本方法是这样实现的： 一种抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔，包括圆形注液孔1、注液口2、下水管3、标志杆4、浮子5、谷壳6、石子7、河沙8和回填土9，所述谷壳6、石子7和河沙8由下至上依次填充于所述圆形注液孔1内，所述下水管3穿透河沙8插入石子7内，所述浮子5位于下水管3内部，浮子5上端连接所述标志杆4，河沙8以上的下水管3外壁和圆形注液孔1内壁之间填充回填土9。
优选的，所述圆形注液孔1的直径为φ0.16 m。
优选的，所述圆形注液孔1的深度为含矿层以下1-1.5 m。
优选的，所述谷壳6的厚度为2-2.5 m；谷壳一方面可以对圆形注液孔1内壁有一定的支撑，有效缓冲固-液（圆形注液孔1内壁与浸矿液）直接接触，避免圆形注液孔1内壁因受到长时间浸泡浸蚀而坍塌，另一方面浸矿液可以通过谷壳润湿向各方向均匀扩展渗透，提高矿石受浸范围、时间，同时谷壳具有良好滤液阻沙的能力。
优选的，所述石子7的厚度为80-100 cm；石子7避免上部河沙8进入下水管3,保证管内浸矿液通过石子7之间空隙顺利流到谷壳层。
优选的，所述河沙8的厚度为20-25 cm；河沙8可防止上部回填土9下沉，进入下水管3而导致堵管。
优选的，所述下水管3顶端高出地面10-15 cm，避免地表水流入稀释浸矿液，距下水管3底端30 cm至底端处开出液孔，所述出液孔全部位于石子7内，保证管内浸矿液能顺畅流下。
优选的，所述下水管3为φ50 cm PVC管。
以上所述的抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔的施工方法，包括以下步骤：
（1）沿山体表面竖直向下打直径φ0.16m的圆形注液孔1，深度为含矿层以下1-1.5 m；
（2）在圆形注液孔1底部填充厚度为2-2.5 m的谷壳6；
（3）在谷壳6上部填充厚度为80-100 cm的石子7，石子7的规格为φ1~2 cm；
（4）采用φ50 cm PVC管作为下水管3，将下水管3插入石子7内，下水管3顶端高出地面10-15 cm，距下水管3底端30 cm至底端处开出液孔，使出液孔全部位于石子7内；
（5）在下水管3外壁与圆形注液孔1内壁之间填充厚度为20-25 cm的河沙8；
（6）在河沙8以上的下水管3外壁与圆形注液孔1内壁之间填充回填土9至地表并夯实，回填土9可防止地表水渗入注液井而稀释浸矿液，致离子交换能力减弱而影响生产能力，同时回填土有一定支撑能力，有效防止孔壁坍塌；
（7）将浮子5放入下水管3内，浮子5上端连接带有刻度的标志杆4，得到抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔。
本发明的有益效果是：
（1）注液孔内填满充填物并能承受一定地表压力，不会出现孔壁坍塌的情况，保证注液孔有效使用率，提高了稀土矿的回收率。
（2）可以有效控制因浸矿液浸到表土层而引起山体滑坡、塌方，避免安全环保事故的发生。
（3）大面积注液时，方便注液过程液面控制和监管，当标志杆升起超出最高警戒高度，马上减少注液量，防止液面过高，浸矿液溢出或水头压力过高而破坏注液孔；当标志杆下沉超出最低警戒高度，马上增加注液量，始终保持一定的水压力，保证最佳注液能力；有利于夜间注液液面控制和监管，在警戒位置设反光标志，用光源照射地表，即可发现液面过高或过低，及时加减注液量。
（4）提高生产效率和生产能力，降低原材料单耗。
附图说明
图1为本发明抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔的结构示意图
图中标识：1-圆形注液孔、2-注液口、3-下水管、4-标志杆、5-浮子、6-谷壳、7-石子、8-河沙、9-回填土。
具体实施方式
以下结合附图和实施例描述本发明，以下实施例以发明最优效果进行解释说明。
实施例1：
一种抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔，包括圆形注液孔1、注液口2、下水管3、标志杆4、浮子5、谷壳6、石子7、河沙8和回填土9，所述谷壳6、石子7和河沙8由下至上依次填充于所述圆形注液孔1内，所述下水管3穿透河沙8插入石子7内，所述浮子5位于下水管3内部，浮子5上端连接所述标志杆4，河沙8以上的下水管3外壁和圆形注液孔1内壁之间填充回填土9。
其中，所述圆形注液孔1的直径为φ0.16 m；所述圆形注液孔1的深度为含矿层以下1.5 m；所述谷壳6的厚度为2.5 m；所述石子7的厚度为80 cm；所述河沙8的厚度为20 cm；所述下水管3顶端高出地面10 cm，距下水管3底端30 cm至底端处开出液孔，所述出液孔全部位于石子7内；所述下水管3为φ50 cm PVC管。
以上所述的抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔的施工方法，包括以下步骤：
（1）沿山体表面竖直向下打直径φ0.16m的圆形注液孔1，深度为含矿层以下1.5 m；
（2）在圆形注液孔1底部填充厚度为2.5 m的谷壳6；
（3）在谷壳6上部填充厚度为80 cm的石子7，石子7的规格为φ1~2 cm；
（4）采用φ50 cm PVC管作为下水管3，将下水管3插入石子7内，下水管3顶端高出地面10 cm，距下水管3底端30 cm至底端处开出液孔，使出液孔全部位于石子7内；
（5）在下水管3外壁与圆形注液孔1内壁之间填充厚度为20 cm的河沙8；
（6）在河沙8以上的下水管3外壁与圆形注液孔1内壁之间填充回填土9至地表并夯实；
（7）将浮子5放入下水管3内，浮子5上端连接带有刻度的标志杆4，得到抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔。
实施例2：
一种抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔，包括圆形注液孔1、注液口2、下水管3、标志杆4、浮子5、谷壳6、石子7、河沙8和回填土9，所述谷壳6、石子7和河沙8由下至上依次填充于所述圆形注液孔1内，所述下水管3穿透河沙8插入石子7内，所述浮子5位于下水管3内部，浮子5上端连接所述标志杆4，河沙8以上的下水管3外壁和圆形注液孔1内壁之间填充回填土9。
其中，所述圆形注液孔1的直径为φ0.16 m；所述圆形注液孔1的深度为含矿层以下1 m；所述谷壳6的厚度为2 m；所述石子7的厚度为100 cm；所述河沙8的厚度为25 cm；所述下水管3顶端高出地面15 cm，距下水管3底端30 cm至底端处开出液孔，所述出液孔全部位于石子7内；所述下水管3为φ50 cm PVC管。
以上所述的抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔的施工方法，包括以下步骤：
（1）沿山体表面竖直向下打直径φ0.16m的圆形注液孔1，深度为含矿层以下1 m；
（2）在圆形注液孔1底部填充厚度为2 m的谷壳6；
（3）在谷壳6上部填充厚度为100 cm的石子7，石子7的规格为φ1~2 cm；
（4）采用φ50 cm PVC管作为下水管3，将下水管3插入石子7内，下水管3顶端高出地面15 cm，距底端30 cm至底端处开出液孔，使出液孔全部位于石子7内；
（5）在下水管3外壁与圆形注液孔1内壁之间填充厚度为25 cm的河沙8；
（6）在河沙8以上的下水管3外壁与圆形注液孔1内壁之间填充回填土9至地表并夯实；
（7）将浮子5放入下水管3内，浮子5上端连接带有刻度的标志杆4，得到抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔。
Claims (9)
1.一种抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔，其特征在于，包括圆形注液孔（1）、注液口（2）、下水管（3）、标志杆（4）、浮子（5）、谷壳（6）、石子（7）、河沙（8）和回填土（9），所述谷壳（6）、石子（7）和河沙（8）由下至上依次填充于所述圆形注液孔（1）内，所述下水管（3）穿透河沙（8）插入石子（7）内，所述浮子（5）位于下水管（3）内部，浮子（5）上端连接所述标志杆（4），河沙（8）以上的下水管（3）外壁和圆形注液孔（1）内壁之间填充回填土（9）。
2.根据权利要求1所述的抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔，其特征在于，所述圆形注液孔（1）的直径为φ0.16 m。
3.根据权利要求1所述的抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔，其特征在于，所述圆形注液孔（1）的深度为含矿层以下1-1.5 m。
4.根据权利要求1所述的抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔，其特征在于，所述谷壳（6）的厚度为2-2.5 m。
5.根据权利要求1所述的抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔，其特征在于，所述石子（7）的厚度为80-100 cm。
6.根据权利要求1所述的抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔，其特征在于，所述河沙（8）的厚度为20-25 cm。
7.根据权利要求1所述的抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔，其特征在于，所述下水管（3）顶端高出地面10-15 cm，距下水管（3）底端30 cm至底端处开出液孔，所述出液孔全部位于石子（7）内。
8.根据权利要求7所述的抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔，其特征在于，所述下水管（3）为φ50 cm PVC管。
9.如权利要求1-8任一项所述的抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔的施工方法，包括以下步骤：
（1）沿山体表面竖直向下打直径φ0.16m的圆形注液孔（1），深度为含矿层以下1-1.5m；
（2）在圆形注液孔（1）底部填充厚度为2-2.5 m的谷壳（6）；
（3）在谷壳（6）上部填充厚度为80-100 cm的石子（7），石子（7）的规格为φ1~2 cm；
（4）采用φ50 cm PVC管作为下水管（3），将下水管（3）插入石子（7）内，下水管（3）顶端高出地面10-15 cm，距下水管（3）底端30 cm至底端处开出液孔，使出液孔全部位于石子（7）内；
（5）在下水管（3）外壁与圆形注液孔（1）内壁之间填充厚度为20-25 cm的河沙（8）；
（6）在河沙（8）以上的下水管（3）外壁与圆形注液孔（1）内壁之间填充回填土（9）至地表并夯实；
（7）将浮子（5）放入下水管（3）内，浮子（5）上端连接带有刻度的标志杆（4），得到抗坍塌的离子型稀土矿原地浸矿注液孔。
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