[發明專利]裸腳式離子型稀土礦體的注液和收液工程布置優化方法

有效

• 申請號: 201410233660.4
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN104046774A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 王觀石;鄒志強;王強;鄧旭;羅嗣海
• 申請（專利權）人: 贛州稀土礦業有限公司;江西理工大學
• 主分類號: C22B3/04
• 分類號: C22B3/04;C22B59/00;G06F19/00
• 代理公司: 贛州凌云專利事務所 36116
• 代理人: 曾上

1.一種裸腳式離子型稀土礦體的注液和收液工程布置優化方法，包括以下步驟：

第1步，測試礦體的滲透系數：

分析生產勘探資料和現場礦層出露情況，分別選擇1—2個典型山坡、山脊和山谷，采用現場選點測試和取樣室內測試兩種方法，確定典型山坡處礦體的滲透系數K_p、典型山脊處礦體的滲透系數K_j和典型山谷處礦體的滲透系數K_g，對現場選點和取樣室內測試所得到的礦體滲透系數求平均值，得到礦體的平均滲透系數K；

第2步，測試礦體和隔水底板形狀：

原地浸礦的滲流規律是由礦體上表面和隔水底板上表面控制，因此本步驟就是測試礦體上表面和隔水底板上表面的高程，為實現流場計算，需進一步擬合出兩者的形狀函數；在典型山坡布置1—2條測線，測線應與等高線垂直，從山頂延伸至山腳下；在典型山脊和山谷分別布置3—7條測線，測線應與山脊線(山谷線)平行，從山頂延伸至山腳下；每條測線布置4—10個測點，測點的具體數量由現場地形條件確定，測點在空間的分布應能夠反映典型山坡、山脊和山谷的大小和形狀，一般要求地形復雜和山坡長度大時就應相應增加測點數；在現場選擇參考點為基準，測量所有測點的位置坐標和高程；在每一個測點鉆孔至隔水底板上表面，記錄礦體和隔水底板上表面的出露高程；

對于典型山坡，選定隔水底板上表面最低點為坐標原點，采用關系式1擬合礦體上表面形狀函數，采用關系式2擬合隔水底板上表面形狀函數；

關系式1：

H＝H₁-b(x-l)²

關系式1中：H為礦體上表面高程，H₁為礦體上表面的最大高程，b為礦體上表面形狀參數，x為山坡的水平坐標，l為礦體在x方向的長度；

關系式2：

z＝a(x-l)²-al²

關系式2中：z為隔水底板上表面高程，a為隔水底板上表面形狀參數，x為山坡的水平坐標，l為礦體在x方向的長度；

對于典型山脊，采用關系式3擬合礦體上表面形狀函數，采用關系4擬合隔水底板上表面形狀函數；

關系式3：

H＝H_j0(1-a_j1x²)(1-b_j1y²)

關系式3中：H為礦體上表面高程，H_j0為礦體上表面最大高程；a_j1和b_j1為礦體上表面形狀參數，x和y分別為垂直山脊方向和沿山脊方向的坐標；

關系式4：

z＝z_j0(1-a_j2x²)(1-b_j2y²)

關系式4中：z為隔水底板上表面高程，z_j0為隔水底板上表面最大高程；a_j2和b_j2為隔水底板上表面形狀參數，x和y分別為垂直山脊方向和沿山脊方向的坐標；

對于典型山谷，采用關系式5擬合礦體上表面形狀函數，采用關系式6擬合隔水底板上表面形狀函數；

關系式5：

H＝H_g0{1+ξ_g1[1-cos(a_g1x)]}(1-b_g1y²)

關系式5中：H為礦體上表面高程，H_g0為礦體上表面與xoz平面交線上的最小高程；ξ_g1為由實測數據確定的礦體上表面高程系數；a_g1和b_g1為礦體上表面形狀參數，x和y分別為垂直山谷方向和沿山谷方向的坐標；

關系式6：

z＝z_g0{1+ξ_g2[1-cos(a_g2x)]}(1-b_g2y²)

關系式6中：z為隔水底板上表面高程，z_g0為隔水底板上表面與xoz平面交線上的最小高程；ξ_g2為由實測數據確定的隔水底板上表面高程系數；a_g2和b_g2為隔水底板上表面形狀參數，x和y分別為垂直山谷方向和沿山谷方向的坐標；

第3步，計算注液強度分布：

對于典型山坡，通過第2步得到礦體和隔水底板上表面的形狀參數H₁、b、a、l，結合第1步測試結果確定典型山坡處礦體的滲透系數K_p，采用關系式7計算注液強度；

關系式7：

W＝2bK_p[H₁+al²-3(a+b)(x-l)²]

關系式7中：W為注液強度，b為礦體上表面形狀參數，K_p為典型山坡處礦體的滲透系數，H₁為礦體上表面的最大標高，a為隔水底板上表面形狀參數，l為礦體在x方向的長度，x為山坡的水平坐標；

對于典型山脊，通過第2步得到礦體和隔水底板上表面的形狀參數H_j0、a_j1、b_j1、z_j0、a_j2、b_j2，結合第1步測試結果確定典型山脊處礦體的滲透系數K_j，采用關系式8計算注液強度；

關系式8：

WKj=2Hj0aj1(1-bj1y2)[Hj0(1-3aj1x2)(1-bj1y2)-zj0(1-3aj2x2)(1-bj2y2)]+2Hj0bj1(1-aj1x2)[Hj0(1-aj1x2)(1-3bj1y2)-zj0(1-3bj2y2)(1-aj2x2)]]]>

關系式8中：W為注液強度，K_j為典型山脊的滲透系數，H_j0為礦體上表面最大高程；a_j1和b_j1為礦體上表面形狀參數，z_j0為隔水底板上表面最大高程，a_j2和b_j2為隔水底板上表面形狀參數，x和y分別為垂直山脊方向和沿山脊方向的坐標；

對于典型山谷，通過第2步得到礦體和隔水底板上表面的形狀參數H_g0、ξ_g1、a_g1、b_g1、ξ_g2、z_g0、a_g2、b_g2，結合第1步測試結果確定典型山谷處礦體的滲透系數K_g，采用關系式9計算注液強度；

關系式9：

WKg=-Hg02ξg1ag1(1-bg1y2)2[ag1cos(ag1x)(1+ξg1)-ag1ξg1cos(2ag1x)]+Hg0ξg1ag1zg0(1-bg1y2)(1-bg2y2)[ag1cos(ag1x)(1+ξg2-ξg2cos(ag2x))+ξg2ag2sin(ag1x)sin(ag2x)]+2bg1Hg02[1+ξg1-ξg1cos(ag1x)]2(1-3bg1y2)-2bg1Hg0zg0[1+ξg1-ξg1cos(ag1x)][1+ξg2-ξg2cos(ag2x)](1-3bg2y2)]]>

關系式9中：W為注液強度，K_g為典型山谷處礦體的滲透系數，H_g0為礦體上表面與xoz平面交線上的最小高程；ξ_g1為由實測數據確定的礦體上表面高程系數；a_g1和b_g1為礦體上表面形狀參數，z_g0為隔水底板上表面與xoz平面交線上的最小高程；ξ_g2為由實測數據確定的隔水底板上表面高程系數；a_g2和b_g2為隔水底板上表面形狀參數，x和y分別為垂直山谷方向和沿山谷方向的坐標；

第4步，計算單孔注液強度：

離子型稀土的原地浸礦工藝采用潛水非完整孔注液，根據規范選擇孔徑和孔深，采用關系式10計算單孔的注液強度；

關系式10：

Wdj2πK=(1-m)1m[(1-η)1+ms1+m-(1-λ)1+mlj1+m(1+m)(R1-m-r1+m)]1m+(r2m-1s)1m+2×(6ηsm)1m[(1+4×0.5m-1)(λ2lj24+r2)1/2-m+4×0.5m-1(25λ2lj216+r2)1/2-m+(49λ2lj216+r2)1/2-m]]]>

關系式10中：W_dj為潛水非完整孔單孔的注液強度，K為礦體的平均滲透系數，m為反映滲流狀態的參數，通過室內滲透試驗確定，R為影響半徑，其計算見關系式11，s為注液過程潛水非完整孔中液面升高高度，r為潛水非完整孔半徑，l_j為潛水非完整孔在潛水面以下的長度，η和λ為反映潛水非完整孔滲流狀態的參數，通過現場單孔注水試驗確定，通常取η＝0.1—0.2，λ＝0.1—0.3；

關系式11：

R=2sKh]]>

關系式11中：s為注液過程潛水非完整孔中液面升高高度，h為含水層厚度，K為礦體的平均滲透系數；

第5步，計算孔網參數：

根據單孔影響半徑確定孔距l_jj(沿山坡走向)，根據第3步計算得到的注液強度分布確定排距l_pj(垂直山坡走向)，采用關系式12計算排距；

關系式12：

lpj=WdjWljj]]>

關系式12中：l_pj為排距，l_jj為孔距，W為第3步計算得到的注液強度，W_dj為潛水非完整孔單孔的注液強度；

第6步，計算收液工程的布置位置：

在第3步的計算中，可能出現在山腳下靠近出滲層一定范圍內注液強度為負數，表明該范圍內不僅不能注液，還需布置合適的收液工程，可以采用導流孔或收液巷道的形式增強礦體出滲能力，收液工程布置在開始出現注液強度為負數的位置至山腳下范圍內。