CN110807608B - 一种上铀下煤资源叠置区资源开采规划评价技术方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种上铀下煤资源叠置区资源开采规划评价技术方法，包括以下步骤：S1：首先对资源叠置区中煤矿和铀矿的地质资料进行收集，来确定煤矿赋矿地层和铀矿赋矿地层之间的空间位置关系，进而掌握赋矿地层的水文地质条件，然后利用所生成的三维水文地质结构模型来查明煤矿开采层及上部主要充水水源，由此明确受煤矿疏干降水作用影响的含水层。本发明从水文地质条件和工程地质条件两方面，系统地考虑了煤矿开发对铀矿含水层的影响，以铀矿含水层地浸开采水位为约束，全面细致的概化了叠置区水文地质模型，根据煤矿开采后的铀矿层水位与铀矿含水层地浸开采水位关系，系统评价煤铀开采规划，达到了资源合理利用有序开发的目的。
Description
技术领域
本发明涉及资源环境评价技术领域，尤其涉及一种上铀下煤资源叠置区资源开采规划评价技术方法。
背景技术
近年来随着我国北方各大盆地铀矿的找矿突破，相继发现了一批大型、特大型可地浸砂岩型铀矿床，为我国核能技术发展、国防战略储备提供了有力保障，由于砂岩型铀矿与煤矿的沉积环境的相似性，部分矿产地内的铀矿体(砂岩型铀矿)与煤层在空间上局部相互叠置，形成“上铀下煤”的空间地质格局，受铀矿、煤矿各自开采方式的限制，煤矿开采过程中的疏干降水作用以及开采后产生的上覆底层破坏、采空塌陷会导致上覆铀矿含水层地下水水位下降、水力条件改变、矿层稳定性破坏等问题，进而增大铀矿开采难度甚至无法开采，在缺乏有序的开采方案的指导下，放任煤矿开采，将会导致铀矿含水层破坏、资源量缩减；简单粗暴的禁煤采铀又会造成煤炭资源的闲置，引发地方政府经济建设的困局，目前尚没有合理评价此种煤铀资源开采时序的合理方法手段，迫切需要探索开发一种煤铀资源叠置区资源开采规划评价技术方法。
发明内容
本发明提出的一种上铀下煤资源叠置区资源开采规划评价技术方法，用于解决以上所提出的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种上铀下煤资源叠置区资源开采规划评价技术方法，包括以下步骤：
S1：首先对资源叠置区中煤矿和铀矿的地质资料进行收集，根据收集的地质资料来确定煤矿赋矿地层和铀矿赋矿地层之间的空间位置关系，进而掌握赋矿地层的水文地质条件，然后根据赋矿地层的水文地质条件来构建三维水文地质结构模型，利用三维水文地质结构模型来查明煤矿开采层及上部主要充水水源，由此明确受煤矿疏干降水作用影响的含水层；
S2：根据S1中所述赋矿地层的水文地质条件，在资料空白区和资源叠置区进行施工水文地质钻孔，结合地质勘查已有钻孔条件，开展水文地质钻探及抽水试验工作，以此查明叠置区煤铀矿含水层水文地质条件以及煤铀矿含水层水力联系，并在资源叠置区建立地下水位监测系统，地下水位监测系统包括布设在地下的水位动态监测孔，来监测含水层中的铀矿含水层，地下水位监测系统还对煤矿含水层以及其它受疏干排水影响的含水层进行监测；
S3：针对S2中所述的资源叠置区还需要进行环境地质调查，查明该区域内的煤矿现状开采对区域地质环境所造成的破坏；
S4：以煤矿开采规划为依据，根据S3中所述的区域进行钻孔勘测，获取该区域地层的资料以及相对应的煤矿勘察钻孔资料，该区域地层的资料包括岩石工程地质性质及参数，然后开展岩体力学稳定性模拟，对煤矿开采条件下对上覆地层的破坏进行评价预测；
S5：根据S4中所述的煤矿勘察钻孔资料，结合钻孔实际煤层可采厚度，采用经验公式计算煤矿采空后形成的冒落带、裂隙带发育特征或影响范围，评价煤矿开采对上覆含水层的破坏；
S6：以煤铀资源叠置区主要含水层水文地质条件为基础，在已有的水文地质模型中，以前述煤铀矿排水量为含水层排泄量作为主要排泄项进行地水流数值模拟，预测煤矿在现状开采模式下疏干降水作用对铀矿含水层的影响，然后通过地下水流数值模型模拟煤矿现状开采导致的铀矿含水层水位变化，得到预测结果：
S7：S6中所述的预测结果显示该铀矿含水层地下水位将在煤矿开采X年内下降至可地浸开采的最低水位以下，而此时，铀矿仍有若干吨资源量未进行开采，则认为煤矿现在的开采模式会使上覆铀矿含水层地下水位下降，导致地浸铀矿无法开采，说明该煤铀叠置区无法满足煤铀共采条件，应优先开采铀矿；
S8：S4和S5中所述的预测结果显示该煤铀叠置区在综合一系列地质调查评价工作后，确定该煤矿开发会对上覆铀矿层或铀矿含水层造成破坏，所以该叠置区内煤矿和砂岩型铀矿不能同时开采，出于战略资源保护目的，应优先开采铀矿；
S9：S6中所述的预测结果显示煤矿开采过程中铀矿含水层地下水位始终维持在地浸开采的最低水位以上，未造成铀矿含水层水力条件的大幅不可逆转的改变，同时煤矿开采不会破坏铀矿层地层稳定性，采空裂隙发育与煤铀矿含水层不会沟通，应同时开采煤矿和铀矿。
优选的，所述S2中，地下水位监测系统中的监测指标包括水位指标和水化学指标，地下水位监测系统的动态观测时间至少为1个水文年。
优选的，所述S3中，该区域内的煤矿现状开采对区域地质环境所造成的破坏，具体为地裂缝、采空塌陷和地面沉降等的分布范围。
优选的，所述S5中，煤矿采空后形成的冒落带和裂隙带发育的采用冒落带、裂隙带发育高度经验公式进行计算。
优选的，所述S9中，铀矿含水层水力条件为地下水流向、流场和水力梯度。
优选的，所述S4中，煤矿采空后造成上覆地层应力结构改变，对煤矿开采条件下对上覆含铀矿地层的破坏进行预测，评价铀矿体的破坏程度。
与现有技术相比，本发明从水文地质条件和工程地质条件两方面，系统地考虑了煤矿开发对铀矿含水层的影响，以铀矿含水层地浸开采水位为约束，全面细致的概化了叠置区水文地质模型，根据煤矿开采后的铀矿层水位与铀矿含水层地浸开采水位关系，系统评价煤铀开采规划，达到了资源合理利用有序开发的目的。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本实施例提出了一种上铀下煤资源叠置区资源开采规划评价技术方法，包括以下步骤：
S1：首先对资源叠置区中煤矿和铀矿的地质资料进行收集，根据收集的地质资料来确定煤矿赋矿地层和铀矿赋矿地层之间的空间位置关系，进而掌握赋矿地层的水文地质条件，然后根据赋矿地层的水文地质条件来构建三维水文地质结构模型，利用三维水文地质结构模型来查明煤矿开采层及上部主要充水水源，由此明确受煤矿疏干降水作用影响的含水层；
S2：根据S1中所述赋矿地层的水文地质条件，在资料空白区和资源叠置区进行施工水文地质钻孔，结合地质勘查已有钻孔条件，开展水文地质钻探及抽水试验工作，以此查明叠置区煤铀矿含水层水文地质条件以及煤铀矿含水层水力联系，并在资源叠置区建立地下水位监测系统，地下水位监测系统包括布设在地下的水位动态监测孔，来监测含水层中的铀矿含水层，地下水位监测系统还对煤矿含水层以及其它受疏干排水影响的含水层进行监测，其中地下水位监测系统中的监测指标包括水位指标和水化学指标，地下水位监测系统的动态观测时间至少为1个水文年；
S3：针对S2中所述的资源叠置区还需要进行环境地质调查，查明该区域内的煤矿现状开采对区域地质环境所造成的破坏，该区域内的煤矿现状开采对区域地质环境所造成的破坏，具体为地裂缝、采空塌陷和地面沉降等的分布范围；
S4：以煤矿开采规划为依据，根据S3中所述的区域进行钻孔勘测，获取该区域地层的资料以及相对应的煤矿勘察钻孔资料，该区域地层的资料包括岩石工程地质性质及参数，然后开展岩体力学稳定性模拟，由于煤矿采空后造成上覆地层应力结构改变，对煤矿开采条件下对上覆含铀矿地层的破坏进行预测，评价铀矿体的破坏程度；
S5：根据S4中所述的煤矿勘察钻孔资料，结合钻孔实际煤层可采厚度，采用冒落带、裂隙带发育高度经验公式计算煤矿采空后形成的冒落带、裂隙带发育特征或影响范围，评价煤矿开采对上覆含水层的破坏；
S6：以煤铀资源叠置区主要含水层水文地质条件为基础，在已有的水文地质模型中，以前述煤铀矿排水量为含水层排泄量作为主要排泄项进行地水流数值模拟，预测煤矿在现状开采模式下疏干降水作用对铀矿含水层的影响，然后通过地下水流数值模型模拟煤矿现状开采导致的铀矿含水层水位变化，得到预测结果：
S7：S6中所述的预测结果显示该铀矿含水层地下水位将在煤矿开采X年内下降至可地浸开采的最低水位以下，而此时，铀矿仍有若干吨资源量未进行开采，则认为煤矿现在的开采模式会使上覆铀矿含水层地下水位下降，导致地浸铀矿无法开采，说明该煤铀叠置区无法满足煤铀共采条件，应优先开采铀矿；
S8：S4和S5中所述的预测结果显示该煤铀叠置区在综合一系列地质调查评价工作后，确定该煤矿开发会对上覆铀矿层或铀矿含水层造成破坏，所以该叠置区内煤矿和砂岩型铀矿不能同时开采，出于战略资源保护目的，应优先开采铀矿；
S9：S6中所述的预测结果显示煤矿开采过程中铀矿含水层地下水位始终维持在地浸开采的最低水位以上，未造成铀矿含水层水力条件的大幅不可逆转的改变，其中铀矿含水层水力条件为地下水流向、流场和水力梯度，同时煤矿开采不会破坏铀矿层地层稳定性，采空裂隙发育与煤铀矿含水层不会沟通，应同时开采煤矿和铀矿。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种上铀下煤资源叠置区资源开采规划评价技术方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：首先对资源叠置区中煤矿和铀矿的地质资料进行收集，根据收集的地质资料来确定煤矿赋矿地层和铀矿赋矿地层之间的空间位置关系，进而掌握赋矿地层的水文地质条件，然后根据赋矿地层的水文地质条件来构建三维水文地质结构模型，利用三维水文地质结构模型来查明煤矿开采层及上部主要充水水源，由此明确受煤矿疏干降水作用影响的含水层；
S2：根据S1中所述赋矿地层的水文地质条件，在资料空白区和资源叠置区进行施工水文地质钻孔，结合地质勘查已有钻孔条件，开展水文地质钻探及抽水试验工作，以此查明叠置区煤铀矿含水层水文地质条件以及煤铀矿含水层水力联系，并在资源叠置区建立地下水位监测系统，地下水位监测系统包括布设在地下的水位动态监测孔，来监测含水层中的铀矿含水层，地下水位监测系统还对煤矿含水层以及其它受疏干排水影响的含水层进行监测；
S3：针对S2中所述的资源叠置区还需要进行环境地质调查，查明该区域内的煤矿现状开采对区域地质环境所造成的破坏；
S4：以煤矿开采规划为依据，根据S3中所述的区域进行钻孔勘测，获取该区域地层的资料以及相对应的煤矿勘察钻孔资料，该区域地层的资料包括岩石工程地质性质及参数，然后开展岩体力学稳定性模拟，对煤矿开采条件下的上覆地层的破坏进行评价预测；
S5：根据S4中所述的煤矿勘察钻孔资料，结合钻孔实际煤层可采厚度，采用经验公式计算煤矿采空后形成的冒落带、裂隙带发育特征或影响范围，评价煤矿开采对上覆含水层的破坏；
S6：以煤铀资源叠置区主要含水层水文地质条件为基础，在已有的水文地质模型中，以前述煤铀矿排水量为含水层排泄量作为主要排泄项进行地水流数值模拟，预测煤矿在现状开采模式下疏干降水作用对铀矿含水层的影响，然后通过地下水流数值模型模拟煤矿现状开采导致的铀矿含水层水位变化，得到预测结果；
S7：S6中所述的预测结果显示该铀矿含水层地下水位将在煤矿开采X年内下降至可地浸开采的最低水位以下，而此时，铀矿仍有若干吨资源量未进行开采，则认为煤矿现在的开采模式会使上覆铀矿含水层地下水位下降，导致地浸铀矿无法开采，应优先开采铀矿；
S8：S4和S5中所述的预测结果显示该煤铀叠置区在综合一系列地质调查评价工作后，确定该煤矿开发会对上覆铀矿层或铀矿含水层造成破坏，所以该叠置区内煤矿和砂岩型铀矿不能同时开采，出于战略资源保护目的，应优先开采铀矿；
S9：S6中所述的预测结果显示煤矿开采过程中铀矿含水层地下水位始终维持在地浸开采的最低水位以上，未造成铀矿含水层水力条件的大幅不可逆转的改变，同时煤矿开采不会破坏铀矿层地层稳定性，采空裂隙发育与煤铀矿含水层不会沟通，应同时开采煤矿和铀矿。
2.根据权利要求1所述的一种上铀下煤资源叠置区资源开采规划评价技术方法，其特征在于，所述S2中，地下水位监测系统中的监测指标包括水位指标和水化学指标，地下水位监测系统的动态观测时间至少为1个水文年。
3.根据权利要求1所述的一种上铀下煤资源叠置区资源开采规划评价技术方法，其特征在于，所述S3中，该区域内的煤矿现状开采对区域地质环境所造成的破坏，具体为地裂缝、采空塌陷和地面沉降等的分布范围。
4.根据权利要求1所述的一种上铀下煤资源叠置区资源开采规划评价技术方法，其特征在于，所述S5中，煤矿采空后形成的冒落带和裂隙带发育的采用冒落带、裂隙带发育高度经验公式进行计算。
5.根据权利要求1所述的一种上铀下煤资源叠置区资源开采规划评价技术方法，其特征在于，所述S9中，铀矿含水层水力条件为地下水流向、流场和水力梯度。
6.根据权利要求1所述的一种上铀下煤资源叠置区资源开采规划评价技术方法，其特征在于，所述S4中，煤矿采空后造成上覆地层应力结构改变，对煤矿开采条件下对上覆含铀矿地层的破坏进行预测，评价铀矿体的破坏程度。
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