[發(fā)明專利]離子型稀土礦山原地浸礦臨界水位的計算方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810180815.0 | 申請日： | 2018-03-06 |
| 公開（公告）號： | CN108614910A | 公開（公告）日： | 2018-10-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 洪本根;王觀石;羅嗣海;胡世麗 | 申請（專利權(quán)）人： | 江西理工大學 |
| 主分類號： | G06F17/50 | 分類號： | G06F17/50;C22B59/00;C22B3/04 |
| 代理公司： | 贛州凌云專利事務所 36116 | 代理人： | 曾上 |
| 地址： | 341000 江*** | 國省代碼： | 江西;36 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 原地浸礦 礦土 臨界水位 注液 離子型稀土 滲透系數(shù) 礦山 抗剪 測試 安全系數(shù) 礦山邊坡 礦山模型 強度影響 山體滑坡 特征曲線 體積含水 稀土資源 含水率 滲流 回收率 飽和 研究 | ||
本發(fā)明涉及離子型稀土礦山原地浸礦臨界水位的計算方法，適用于原地浸礦注液強度方案的設(shè)計。本發(fā)明包含7個步驟，分別為：(1)測試礦土的飽和體積含水率；(2)測試礦土的土—水特征曲線；(3)礦土非飽和滲透系數(shù)的計算；(4)礦土抗剪強度的計算；(5)建立礦山模型，進行滲流計算；(6)礦山邊坡安全系數(shù)的計算；(7)礦山臨界水位線的確定。它在研究礦土含水率對其滲透系數(shù)和抗剪強度影響的基礎(chǔ)上，為原地浸礦注液強度方案的設(shè)計提供了依據(jù)。本發(fā)明可以防止原地浸礦注液時發(fā)生山體滑坡的事故，同時確保了稀土資源回收率。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及離子型稀土礦山原地浸礦臨界水位的計算方法，適用于原地浸礦注液強度方案的設(shè)計。
背景技術(shù)
離子型稀土礦的開采普遍采用的是原地浸礦工藝，其是通過注液孔向礦體注入浸礦液，使浸礦液與稀土離子發(fā)生交換反應，從而形成母液，并通過收液工程對母液進行回收的一個過程。隨著注液的進行，注液影響范圍內(nèi)礦山的體積含水率不斷升高，飽和區(qū)不斷增大，非飽和區(qū)域不斷減小，礦山內(nèi)部的水位線不斷升高，使得礦山土體的抗剪強度不斷降低，從而可能造成稀土礦山邊坡的失穩(wěn)。
因此，對于整個原地浸礦工藝而言，控制礦山內(nèi)部水位線處于臨界狀態(tài)是其核心之一。礦山內(nèi)部水位線是否處于臨界水位將直接影響到稀土資源回收率，主要表現(xiàn)在兩個方面：(1)礦山內(nèi)部水位線過低，則礦山內(nèi)部部分礦體無法與浸礦液發(fā)生反應，從而造成浸礦盲區(qū)，降低稀土資源回收率；(2)礦山內(nèi)部水位線過高，就會使得礦山土體強度迅速降低，進而引發(fā)滑坡，滑坡區(qū)域的資源難以回收。
在推廣原地浸礦工藝的10余年中，工程技術(shù)人員一般采用先高強度注液，使得礦山內(nèi)部水位線快速上升，當?shù)V山某處出現(xiàn)裂縫后，再調(diào)小注液強度的經(jīng)驗做法。但這一經(jīng)驗做法時常造成滑坡，迫切需要事先考慮如何控制礦山內(nèi)部的水位線處于臨界狀態(tài)。
確定礦山內(nèi)部的臨界水位線，需要考慮礦山的坡度、滲透性、土水特性和注液強度等多方面的因素。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種離子型稀土礦山原地浸礦臨界水位的計算方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案：一種離子型稀土礦山原地浸礦臨界水位的計算方法，包括以下步驟：
第一步：測試礦土的飽和體積含水率，
現(xiàn)場取樣測試礦土試樣的密度和初始體積含水率，采用關(guān)系式(1)計算礦土的飽和體積含水率；
關(guān)系式(1)：
關(guān)系式(1)中：θs為飽和體積含水率，ds為試樣顆粒相對密度，w為試樣的質(zhì)量含水量，ρ為試樣的密度，ρw為水的密度；
第二步：測試礦土的土—水特征曲線，
采用現(xiàn)有技術(shù)測試礦土不同體積含水率對應的基質(zhì)吸力，擬合測試數(shù)據(jù)，確定土—水特征曲線方程；
第三步：礦土非飽和滲透系數(shù)的計算，
采用現(xiàn)有技術(shù)測試礦土的飽和滲透系數(shù)，并應用礦土的土—水特征曲線計算其非飽和滲透系數(shù)；
第四步：礦土抗剪強度的計算，
當?shù)V土處于非飽和狀態(tài)時，基質(zhì)吸力可提高礦土的抗剪強度，根據(jù)礦土進氣值所代表的物理意義是氣壓突破土顆粒表面水膜張力的約束，空氣開始進入并占據(jù)礦土內(nèi)部較大孔隙，結(jié)合Bishop提出的非飽和抗剪強度理論，當基質(zhì)吸力小于進氣值時，外界氣體未能進入礦土，此時礦土孔隙內(nèi)部氣體被水包圍，水壓力的作用面積一定，基質(zhì)吸力對抗剪強度的貢獻速率為一穩(wěn)定值；當基質(zhì)吸力大于進氣值時，隨著基質(zhì)吸力的增大，礦土孔隙內(nèi)的水不斷被排出，且被氣體所填充，水壓力的作用面積逐漸減小，基質(zhì)吸力對抗剪強度的貢獻速率逐漸減小；
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