CN111622206B - 一种离子型稀土防渗帷幕构筑方法 - Google Patents

一种离子型稀土防渗帷幕构筑方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种离子型稀土防渗帷幕构筑方法，针对离子型稀土矿原位溶浸开采过程中浸出液通过垂向或水平迁移造成稀土资源损失与矿区生态环境问题，构筑防渗帷幕的方法为：基于开采区地形地貌和基岩破碎带空间展布特征划分块段；运用帷幕注浆防渗技术构筑中间低、四周高的梯级环形防渗帷幕；运用地理信息系统精确定位钻孔位置和深度，保障同一环形帷幕的钻孔在同一水平深度；应用灌浆工艺中的间隔钻孔灌注工序和自下而上分层高压灌注法进行防渗帷幕构筑，以保障防渗材料能有效充填帷幕区基岩破碎带全部裂隙；采用地下水水位恢复监测法检测防渗帷幕施工效果。本发明适合于基岩破碎发育、浸出液渗漏显著的离子型稀土矿山，可助力生态矿山建设。

Description

一种离子型稀土防渗帷幕构筑方法
技术领域
本发明属于离子型稀土原位溶浸开采技术领域，具体涉及一种离子型稀土矿原位溶浸开采过程中的防渗帷幕构筑方法。
背景技术
离子型稀土在我国1969年首次发现并命名，是一种以重稀土元素为主的稀土矿床，是全球稀土资源的重要组成部分。据调查，2015年全球已探明重稀土储量约为54.42万吨，其中中国重稀土储量约为22万吨，占比达40.4%，其余资源主要分布于美国、澳大利亚和印度。离子型稀土广泛分布于我国华南地区，其中稀土离子以离子形式吸附在高岭土、蒙脱石、伊利石等黏土矿物上，可用氯化钠、硫酸铵、硫酸镁等电解质淋洗出来。
目前，离子型稀土主要采用原位溶浸工艺开采，是通过注液孔将电解质溶液注入稀土矿层，从黏土矿物中有选择地浸出稀土离子生成可溶性化合物，并收集可溶性化合物的采矿方法。该工艺不砍伐林木、不剥离表层覆土、不破坏矿体，劳动强度小，生产成本低，且可充分利用低品位稀土资源，是较为高效环保经济的开采方式。该工艺对矿体性质和基岩完整度要求高，在发展应用过程中大量生产企业生产经营管理粗放，忽视了对矿体性质和基岩完整度勘查，仅通过构造简易积液管道/巷道进行浸液回收，开采过程中大量宝贵的稀土资源通过地下渗漏永久流失，土地盐渍化、山体滑坡、地下水氨氮超标等环境污染事件频频发生，给矿区及周边公众的生命健康和生态环境带来重大损失。
针对现有离子型稀土矿原位溶浸开采过程中浸出液通过垂向或水平迁移造成稀土资源损失与矿区生态环境问题，本发明基于原位溶浸开采的技术特点采取如下措施进行防渗帷幕构筑：基于开采区地形地貌和基岩破碎带空间展布特征划分块段；运用帷幕注浆防渗技术以各块段的几何中心为中心区域，构筑中间低、四周高的梯级环形防渗帷幕；运用地理信息系统精确定位钻孔位置和深度，保障同一环形帷幕的钻孔在同一水平深度；应用灌浆工程中的间隔钻孔灌注工序和自下而上分层高压灌注法进行防渗帷幕构筑，以保障防渗材料能有效充填帷幕区基岩破碎带的全部裂隙；采用地下水水位恢复监测法检测防渗帷幕施工效果。本发明适合于基岩破碎发育、浸出液渗漏显著的离子型稀土矿山，可助力生态矿山建设，促进矿地和谐。
发明内容
本发明是为解决离子型稀土矿山现有原位溶浸开采工艺存在的资源环境问题，基于离子型稀土矿基岩浅埋且破碎的共性地质特征和原位溶浸开采的技术特点，提供离子型稀土矿原位溶浸开采过程中的防渗帷幕构筑方法。
本发明提供的技术方案包括如下步骤：
A、基于开采区的地形地貌和基岩破碎带的空间展布特征，将开采区视为一个整体或分为多个块段。
B、当分为多个块段时，先确定各块段的中心区域，再运用间隔钻孔灌注、自下而上分层灌注、高压灌注等帷幕注浆防渗技术在基岩破碎带和矿区山体边缘构筑中间低、四周高的梯级环形防渗帷幕，并保障防渗材料能有效充填帷幕区基岩破碎带的全部裂隙。
C、运用地理信息系统精确定位钻孔位置和深度，以保障同一环形帷幕的钻孔在同一水平深度，再由内及外逐级构筑梯级环形防渗帷幕。
D、矿区山体边缘防渗帷幕采用深浅搭配、间隔钻孔进入基岩破碎带，以平衡相应的灌注差异，以降低施工费用。其中，所述的灌注差异是由于风化砂土层和基岩破碎带承压产生，或者是由于风化砂土层和基岩破碎带的渗透性能产生。
E、梯级环形防渗帷幕完全构筑完毕后，在帷幕区中心区域的采用深井抽提泵抽出地下水，通过对比防渗帷幕构筑前后的地下水水位恢复情况检测防渗帷幕的施工效果，并针对不足的区位进行修补强化。
进一步，步骤A中所述块段的划分主要依据矿体投影面大小、降雨汇流面划分、基岩破碎带空间展布特征。
进一步，步骤B中的中心区域位于所在该矿段的几何中心。
进一步，步骤B中形成的梯级环形防渗帷幕中间低、四周高，是为了方便后续开采区水位控制技术和残余液回收工艺的实施。
进一步，步骤C中同一环形帷幕的钻孔位置和深度是采用GPS、北斗等地理信息系统精确定位。
进一步，步骤C中所用防渗材料为水泥、黏土、水玻璃等环保材料，帷幕防渗标准为透水率<1Lu，帷幕厚度由开采区渗流模拟计算提供。
进一步，步骤C和步骤D中间隔钻孔灌注工序和自下而上分层灌注法可参考灌浆工程相关的设计与施工手册。
进一步，步骤E中防渗帷幕施工合格的标准为，地下水水位恢复速率为未做防渗帷幕时的10%以下。
本发明的有益效果如下：
1、通过在开采区地下水丰富的基岩破碎带构筑梯级环形防渗帷幕，避免了开采区浸出液通过垂向或水平迁移造成稀土资源损失与矿区地下水污染。
2、构筑梯级环形防渗帷幕，易于实现深井抽提的水位控制和浸液回收。
3、开采区边缘防渗帷幕，采用间隔钻孔进入破碎基岩，节约了灌注成本。
4、该防渗帷幕构筑方法推广应用所需的基建、设备等投入可由企业污水治理投入的减少和资源增收增值完全覆盖，不对企业造成额外经济负担。
本发明适合于基岩破碎发育的离子型稀土矿山，可有效避免开采过程的资源损失和环境污染问题。
附图说明
图1为本发明在各矿段构筑的梯级环形防渗帷幕俯视图。
图2为本发明在各矿段构筑的梯级环形防渗帷幕剖视图。
图3为本发明在开采区边缘防渗帷幕间隔钻孔示意图。
其中，附图标记为：1-表土覆盖层；2-离子型稀土风化矿层；3-弱风化基岩破碎带；4-注液孔；5-自控抽提井；6-水平导流孔；7-环山积液沟；8-梯级环形防渗帷幕。
具体实施方式
为更好地理解本发明的目的和技术实施方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。此处提供的实施案例将把本发明彻底和完整的构思传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。需要说明的是，本发明可以有多种不同的实施形式，在此阐述的具体实施案例不应作为对本发明的限定。
本实施例提供了一种离子型稀土防渗帷幕构筑方法，该方法包括开采区块段划分、梯级环形防渗帷幕构筑、帷幕检测与修补强化，具体实施步骤如下：
（1）采用多种地质勘探方法查明开采区基岩破碎带的空间展布特征，依据矿体投影面大小、降雨汇流面划分、基岩破碎带空间展布特征将开采区视为一个整体或分为多个矿段。
（2）以地下水动力学理论、矿体各地层岩土测试及渗流模拟技术为依据，将适宜区域设为浸液抽提区，并以抽提区为中心设计并在深部基岩破碎带构筑中心区域低、周边逐次增高梯级环形防渗帷幕。
（3）为确保各环形防渗帷幕在同一水平面，每个环形帷幕的钻孔位置和深度采用GPS、北斗等地理信息系统精确定位，然后使用地质钻机凿穿表土覆盖层1和矿层进入基岩破碎带3，各钻孔底部保持同一水平高度；清洗各钻孔后采用间隔钻孔灌注工序和自下而上分层高压灌注法进行防渗帷幕构筑，以保障防渗材料能有效充填帷幕区基岩破碎带3的全部裂隙；灌注所用防渗材料为水泥、黏土、水玻璃等环保材料，帷幕防渗标准为透水率<1Lu，帷幕厚度由开采区渗流模拟计算提供。
（4）在矿区山体边缘部分钻孔位置和深度同样采用GPS、北斗等地理信息系统精确定位，然后使用地质钻机凿穿表土覆盖层1和矿层进入基岩破碎带3，各钻孔底部保持同一水平高度。
构筑形成的梯级环形防渗帷幕8，如图1所示，俯视可见高中低不同梯级的环形防渗帷幕。再如图2所示，可见从外向内依次为表土覆盖层1、离子型稀土风化矿层2、弱风化破碎基岩3，在表土覆盖层1上布置有若干注液孔4，然后形成有梯级环形防渗帷幕8，在帷幕区中心区域设置自控抽提井5，通过深井抽提泵抽出地下水，在相应位置还布置水平导流孔6和环山积液沟7。
所不同的是间隔钻孔进入基岩破碎带3，如图3所示，以平衡风化砂土层2、基岩破碎带3承压和渗透性能产生的灌注差异，减少钻灌施工费用；另外，风化砂土层2采用低压灌注或旋喷灌注，以减少跑浆和冒浆现象；基岩破碎带3部分采用高压灌注，以保障基岩区帷幕性能。
（5）梯级环形防渗帷幕完全构筑完毕后，采用深井抽提泵将帷幕区的地下水抽出，通过对比防渗帷幕构筑前后的地下水水位恢复情况检测防渗帷幕的施工效果；当水位恢复速率为未做防渗帷幕时的10%以下，视为帷幕合格；否则需通过水文地质试验确定帷幕漏水方位，并在该渗漏区进行针对性注浆修补强化。

Claims (6)

1.一种离子型稀土防渗帷幕构筑方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、基于开采区的地形地貌和基岩破碎带的空间展布特征，将开采区视为一个整体或分为多个块段；
B、确定各个块段的中心区域，运用帷幕注浆防渗技术在基岩破碎带和矿区山体边缘构筑中间低、四周高的梯级环形防渗帷幕，防渗材料充填帷幕区基岩破碎带的全部裂隙；
C、运用地理信息系统精确定位钻孔位置和深度，使得同一环形帷幕的钻孔在同一水平深度，再由内及外逐级构筑梯级环形防渗帷幕；
D、矿区山体边缘的防渗帷幕采用深浅搭配、间隔钻孔进入基岩破碎带；
E、当梯级环形防渗帷幕完全构筑完毕后，在帷幕区中心区域抽出地下水，通过对比防渗帷幕构筑前后的地下水水位恢复情况来检测防渗帷幕的施工效果，并针对不足的区位进行修补强化。
2.根据权利要求1所述的离子型稀土防渗帷幕构筑方法，其特征在于：步骤A中开采区中所述块段的划分依据矿体投影面大小、降雨汇流面划分、基岩破碎带空间展布特征。
3.根据权利要求1所述的离子型稀土防渗帷幕构筑方法，其特征在于：步骤B中的中心区域为所在矿段的几何中心。
4.根据权利要求1所述的离子型稀土防渗帷幕构筑方法，其特征在于：步骤B中的帷幕注浆防渗技术包括间隔钻孔灌注、自下而上分层灌注、高压灌注方式。
5.根据权利要求1所述的离子型稀土防渗帷幕构筑方法，其特征在于：步骤C中的地理信息系统采用GPS或者北斗定位系统。
6.根据权利要求1所述的离子型稀土防渗帷幕构筑方法，其特征在于：步骤E中防渗帷幕施工合格与否的检测标准为，地下水水位恢复速率为未做防渗帷幕时的10%以下。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112627796B (zh) * 2020-12-22 2022-09-16 五矿盐湖有限公司 一种采卤渠系统的施工方法
CN113444882B (zh) * 2021-07-19 2022-04-26 矿冶科技集团有限公司 离子吸附型稀土矿原地浸矿场渗漏母液回收系统和治理方法
CN113416840B (zh) * 2021-08-24 2021-11-12 北京矿冶研究总院 矿场封场阻渗方法及应用和矿场封场阻渗结构及应用
CN115198121A (zh) * 2022-05-05 2022-10-18 中国矿业大学(北京) 花岗岩风化壳型稀土矿“筑笼”原地浸出开采方法
CN115058610B (zh) * 2022-05-05 2024-03-26 中国矿业大学(北京) 一种自破笼防渗剂及防渗方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008085526A1 (en) * 2007-01-12 2008-07-17 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Reinforced mass of material and method of forming
CN201485884U (zh) * 2009-09-09 2010-05-26 中国瑞林工程技术有限公司 尾矿库垂直防渗装置
CN103321256A (zh) * 2013-07-09 2013-09-25 中国瑞林工程技术有限公司 防污染立体复合防渗屏障系统
CN109763845A (zh) * 2019-01-23 2019-05-17 江西省宜丰万国矿业有限公司 一种通过构筑l型注浆截流帷幕防治水的施工方法
CN110374132A (zh) * 2019-05-24 2019-10-25 中节能大地环境修复有限公司 一种渣场或尾矿堆场防渗阻隔的生态修复系统及施工方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008085526A1 (en) * 2007-01-12 2008-07-17 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Reinforced mass of material and method of forming
CN201485884U (zh) * 2009-09-09 2010-05-26 中国瑞林工程技术有限公司 尾矿库垂直防渗装置
CN103321256A (zh) * 2013-07-09 2013-09-25 中国瑞林工程技术有限公司 防污染立体复合防渗屏障系统
CN109763845A (zh) * 2019-01-23 2019-05-17 江西省宜丰万国矿业有限公司 一种通过构筑l型注浆截流帷幕防治水的施工方法
CN110374132A (zh) * 2019-05-24 2019-10-25 中节能大地环境修复有限公司 一种渣场或尾矿堆场防渗阻隔的生态修复系统及施工方法

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