CN115688396A - 地浸采铀井场抽大于注方式的抽注比确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种地浸采铀井场抽大于注方式的抽注比确定方法，包括以下步骤：首先收集地浸采区的水文地质参数；基于采区地层结构和生产井布置应用模拟软件建立数值模型；设定生产年限和地下水影响控制距离；输入水文地质参数，结合数值模型计算给定生产年限条件下不同抽注比下的地下水影响距离；以地下水控制距离为限制目标，通过迭代计算得到抽大于注的条件下，地浸采区生产应控制的抽注比。本发明可以根据地浸采铀矿山自身的水文地质条件，确定抽注比，克服了传统的依靠经验确定未考虑具体水文地质条件差异的不足，既确保了地下水环境安全，又优化抽出地表废水水量，具有良好的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种地浸采铀方法，具体地说是一种地浸采铀井场抽大于注方式的抽注比确定方法。
背景技术
地浸采铀是我国天然铀生产的主要方式。其生产过程中需要通过注入井向地下含矿含水层中注入化学药剂，以溶解矿层中的铀，再通过抽出井将含铀溶液抽出地表，用以提铀。井场抽注比是指针对一个采区，其抽液量与注液量的比值。井场抽注比的计算方法是：（抽液量－注液量）/注液量×100%。在采区井场将抽注比采用抽大于注的目的在于，可形成局部的地下水水位降落漏斗，这样就可有效控制溶浸液的流散，从而保护地下水环境。
我国地浸采铀一般是依据《核工业铀矿冶工程设计规范》（GB50521-2009）中“原地浸出开采应保持抽液量与注液量基本平衡，抽液量应大于注液量0.3%～1.0%”的标准要求进行确定，即在此范围内依据经验确定一个值。不同的地浸矿床，由于水力坡度、渗透系数、孔隙度等水文地质条件存在差异，其对于地浸生产抽注比的响应程度不同。而传统的经验法由于没有考虑矿山水文地质条件，可能会导致抽注比过大或过小的情况发生：如果抽注比过大，会导致抽出井的地下水波及范围较大，除了浸出液，大量的外围地下水亦被抽出，进入地表浸出液处理系统，从而使浸出液被稀释，增大了浸出液处理系统的负担和成本，同时还产生大量不能回注的吸附尾液，需进入废水处理设施蒸发池进行处理，这必然会大幅提升废水处理设施的投入，而大面积蒸发池的建设，会导致占地增加和放射性气体氡气的大量释放，不利于环境保护；如果抽注比过小，会导致地下水降落漏斗无法形成，浸出液随着天然地下水流向下游快速迁移，这不但会造成浸出液的流失，影响铀金属回收率，而且浸出液流散至地下水下游后，还会对地下水造成放射性污染。
发明内容
本发明的目的就是提供一种地浸采铀井场抽大于注方式的抽注比确定方法，以克服经验法确定抽注比存在的弊端，在满足地浸采铀生产需要的同时，最大限度地降低对环境所造成的污染和侵害。
本发明的目的是这样实现的：
一种地浸采铀井场抽大于注方式的抽注比确定方法，先基于地浸采铀采区的地层结构和采区生产井的布置，建立GMS三维地下水数值模型，设定采区生产年限和地下水中铀迁移的控制距离；再将收集的采区水文地质参数输入GMS三维地下水数值模型，在抽注比为抽大于注的条件下，以最小抽注比为基点，计算抽液量和注液量，并将其代入GMS三维地下水数值模型，计算出对地下水环境的影响距离；将抽注比以设定的增长率进行增加，分别计算出对地下水环境的影响距离，直到计算出的地下水环境的影响距离小于限定的控制距离时，此时计算所用的抽注比数值即为需要确定的抽大于注方式下的抽注比。
本发明的目的还可这样实现：
一种地浸采铀井场抽大于注方式的抽注比确定方法，具体包括以下步骤：
S1.收集地层结构，确定井场布置：通过地质勘探得到采区的含矿含水层的地层结构、水文地质参数以及铀资源的分布情况，并据此进行采区的包括抽出井和注入井在内的井场布置；
S2. 建立和修订井场布置模型：基于含矿含水层的地层结构、采区井场的布置以及包括含水层的岩性、厚度、水位埋深、顶底板高程数据和水力边界在内的水文地质参数，应用数值模拟软件，建立井场布置模型；并将采区内的包括渗透系数、孔隙度、纵向弥散度、横向弥散度在内的水文地质参数输入到井场布置模型中，对井场布置模型进行修订和验证；
S3.设定采区生产年限和地下水中铀迁移控制距离：先设定采区生产年限；再根据标准要求设定地下水中铀迁移的控制距离；如果采区下游的150m范围内不存在地下水环境保护目标，则地下水中铀迁移的控制距离设定为150m；如过采区下游的150m范围内存在地下水环境保护目标，则地下水中铀迁移的控制距离设定为采区距地下水保护目标之间的最小距离；
S4.基点抽注比对地下水环境的影响距离：在抽大于注的条件下，以标准要求的最小抽注比为基点，先计算出抽液量和注液量，再将其代入由数值模拟软件建立的井场布置模型中，计算出给定生产年限下的基点抽注比对地下水环境的影响距离；
S5.不同抽注比对地下水环境的影响距离：以基点抽注比为基数，在设定的增长率条件下，逐步增加抽注比的比值，并按照步骤S4分别计算出不同抽注比对地下水环境的影响距离；
S6.抽注比的确定：直到步骤S4计算出的地下水环境的影响距离小于步骤S3所确定的地下水中铀迁移的控制距离时，则此时对应的抽注比即确定为地浸采铀井场抽大于注方式的抽注比。
进一步地，步骤S4中的基点抽注比为0.3%~1%，步骤S5中设定的抽注比增长率为5%~10%。
本发明抽注比确定方法是基于地浸采区地层结构、井场布置和水文地质参数等具体条件，并在抽大于注的条件下，所确定的地浸采铀生产所需要的最佳抽注比，由此克服了依靠经验法确定抽注比存在的盲目性，既避免了抽注比的比例确定过大，所造成的地表废水处理量增加的问题；又避免了抽注比确定过小，所导致的地下水环境污染风险增加的问题。
本发明不仅能够保证地浸采铀过程中采区周围地下水的环境安全，还能够最大限度地减少地表废水的产生量，从而降低了地浸采铀的生产成本，提高了地浸采铀抽注比确定的科学性与合理性。
本发明是以地下水控制距离为限制目标，通过迭代计算得到抽大于注的条件下，地浸采区生产应控制的抽注比。本发明可以根据地浸采铀矿山自身的水文地质条件，科学、合理地确定抽注比，克服了传统的依靠经验确定未考虑具体水文地质条件差异的不足，既确保了地下水环境的安全，又优化抽出地表废水的水量，因此具有良好的应用价值。
附图说明
图1是本发明抽注比确定方法的流程图。
图2是地浸采铀井场布置示意图。
图3是由数值模拟软件建立的井场布置模型图。
图4是用数值模拟软件建立的地层结构图。
图5是不同抽注比下的铀迁移范围示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明详述。
如图1所示，本发明地浸采铀井场抽大于注方式的抽注比确定方法包括以下步骤：
步骤S1. 收集地层结构，确定井场布置：根据某地的水文地质勘察报告，得到该采区的含矿含水层的地层结构、水文地质参数以及铀资源的分布情况，具体是采区所处地区渗透系数最大值为10m/d，孔隙度为20%，纵向弥散度为10m，横向弥散度为2m。据此设计出图2所示的采区的井场布置图，其中，孔心圆为注入井的井位布置，实心圆为抽出井的井位布置；采区共设置163个生产井，其中72个抽出井，91个注入井，单井抽液量8m3/h。据此建立的GMS三维水文地质模型范围为以井场为中心，地下水上游方向1500m，下游方向2000m，两侧方向为1500m，数值模拟总面积为11.25km2。
步骤S2. 建立和修订井场布置模型：基于该采区含矿含水层的地层结构以及包括含水层的岩性和厚度、水位埋深、顶底板高程数据和水力边界在内的水文地质参数，在图2所示的采区井场的布置条件下，应用数值模拟软件GMS，建立图3所示的井场布置模型图。如图4所示，该采区的地层结构含矿含水层为赛汉组下段，顶底板均为泥岩或泥质粉砂岩。根据采区内的井场布置情况，将采区内的渗透系数、孔隙度、纵向弥散度和横向弥散度等水文地质参数输入到数值模拟软件GMS中，对由数值模拟软件GMS所展示的井场布置模型进行修订和验证。
步骤S3. 设定采区生产年限和地下水中铀迁移控制距离：项目生产年限为10年；该采区的下游无水环境保护目标，因此确定地下水中铀迁移控制距离为150m。
步骤S4. 基点抽注比对地下水环境的影响距离：在抽大于注的条件下，根据标准要求确定的基准抽注比为0.3%，先计算出对应的抽液量和注液量，再将其代入由数值模拟软件建立的井场布置模型中，据此计算出地浸采铀生产10年后，对地下水环境的影响距离为170m（图5的最外圈线）；该计算结果超出了150m的地下水中铀迁移控制距离。
步骤S5. 不同抽注比对地下水环境的影响距离：以基点抽注比为基数，设定的增长率为基点抽注比的10%，即每次提高基点抽注比的10%，计算得到的不同抽注比对地下水环境的影响距离，结果如表1和图5所示：
步骤S6. 抽注比的确定：根据表1所确定的不同抽注比下对地下水环境的影响距离可知，当抽注比达到0.42%时，地下水环境影响距离为145m，小于地下水中铀迁移控制距离150m。因此，最终确定该地浸采铀采区的井场抽注比为0.42%。
Claims (3)
1.一种地浸采铀井场抽大于注方式的抽注比确定方法，其特征是，先基于地浸采铀采区的地层结构和采区生产井的布置，建立GMS三维地下水数值模型，设定采区生产年限和地下水中铀迁移的控制距离；再将收集的采区水文地质参数输入GMS三维地下水数值模型，在抽注比为抽大于注的条件下，以最小抽注比为基点，计算抽液量和注液量，并将其代入GMS三维地下水数值模型，计算出对地下水环境的影响距离；将抽注比以设定的增长率进行增加，分别计算出对地下水环境的影响距离，直到计算出的地下水环境的影响距离小于限定的控制距离时，此时计算所用的抽注比数值即为需要确定的抽大于注方式下的抽注比。
2.一种地浸采铀井场抽大于注方式的抽注比确定方法，其特征是，包括以下步骤：
S1.收集地层结构，确定井场布置：通过地质勘探得到采区的含矿含水层的地层结构、水文地质参数以及铀资源的分布情况，并据此进行采区的包括抽出井和注入井在内的井场布置；
S2.建立和修订井场布置模型：基于含矿含水层的地层结构、采区井场的布置以及包括含水层的岩性、厚度、水位埋深、顶底板高程数据和水力边界在内的水文地质参数，应用数值模拟软件，建立井场布置模型；并将采区内的包括渗透系数、孔隙度、纵向弥散度、横向弥散度在内的水文地质参数输入到井场布置模型中，对井场布置模型进行修订和验证；
S3.设定采区生产年限和地下水中铀迁移控制距离：先设定采区生产年限；再根据标准要求设定地下水中铀迁移的控制距离；如果采区下游的150m范围内不存在地下水环境保护目标，则地下水中铀迁移的控制距离设定为150m；如过采区下游的150m范围内存在地下水环境保护目标，则地下水中铀迁移的控制距离设定为采区距地下水保护目标之间的最小距离；
S4.基点抽注比对地下水环境的影响距离：在抽大于注的条件下，以标准要求的最小抽注比为基点，先计算出抽液量和注液量，再将其代入由数值模拟软件建立的井场布置模型中，计算出给定生产年限下的基点抽注比对地下水环境的影响距离；
S5.不同抽注比对地下水环境的影响距离：以基点抽注比为基数，在设定的增长率条件下，逐步增加抽注比的比值，并按照步骤S4分别计算出不同抽注比对地下水环境的影响距离；
S6.抽注比的确定：直到步骤S4计算出的地下水环境的影响距离小于步骤S3所确定的地下水中铀迁移的控制距离时，则此时对应的抽注比即确定为地浸采铀井场抽大于注方式的抽注比。
3.根据权利要求1所述的地浸抽注比确定的方法，其特征是，步骤S4中的基点抽注比为0.3%~1%，步骤S5中设定的抽注比增长率为5%~10%。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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