為滿足我國(guó)核電快速發(fā)展對(duì)鈾資源的大量需求,解決我國(guó)部分碳硅泥巖型鈾礦床常規(guī)方法不易開(kāi)采的難題,本文依據(jù)所分析的鉆孔水力開(kāi)采工藝特點(diǎn),并結(jié)合二連盆地某碳硅泥巖型鈾礦床的工程地質(zhì)實(shí)際情況,首次在模型試驗(yàn)相似理論基礎(chǔ)上進(jìn)行了碳硅泥巖型鈾礦床鉆孔水力開(kāi)采模型試驗(yàn)研究。探討了碳硅泥巖型鈾礦床鉆孔水力開(kāi)采的可行性、開(kāi)采機(jī)理、開(kāi)采效率,并得出了一些有益的結(jié)論。具體內(nèi)容如下:1、基于前人所研究的鉆孔水力開(kāi)采特點(diǎn),以二連盆地某碳硅泥巖型鈾礦床為工程背景,推導(dǎo)出適用于碳硅泥巖型鈾礦床鉆孔水力開(kāi)采模型試驗(yàn)的相似準(zhǔn)則,并根據(jù)所推導(dǎo)的模型試驗(yàn)相似準(zhǔn)則,通過(guò)理論分析及試驗(yàn)研究,實(shí)現(xiàn)了碳硅泥巖型鈾礦床鉆孔水力開(kāi)采原型試驗(yàn)方案與模型試驗(yàn)的幾何條件、邊界條件、高壓水射流荷載及材料的相似。2、依據(jù)碳硅泥巖型鈾礦床鉆孔水力開(kāi)采模型試驗(yàn)相似準(zhǔn)則,設(shè)計(jì)并實(shí)施了鉆孔水力開(kāi)采初步模型試驗(yàn)和優(yōu)化模型試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)模型試驗(yàn)水力開(kāi)采數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析,探究了不同水射流開(kāi)采方式、水射流壓強(qiáng)及混凝土相似模型強(qiáng)度對(duì)開(kāi)采效率的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:在同樣條件下旋轉(zhuǎn)噴頭比直流噴頭開(kāi)采效率具有3 6倍的提升,但直流噴頭有更大的穿透力;提高水射流壓強(qiáng)對(duì)開(kāi)采深度和單位時(shí)間開(kāi)采效率有較大影響,僅通過(guò)增加單位用水量對(duì)開(kāi)采效率影響不大。3、為探究鉆孔水力開(kāi)采方式對(duì)其它低強(qiáng)度礦層開(kāi)采的適用性,選取砂、水泥、膨潤(rùn)土、石膏為基礎(chǔ)原料,進(jìn)行了三因素三水平的正交試驗(yàn),并通過(guò)極差敏感性分析法,研究了不同相似材料配比對(duì)礦體相似材料強(qiáng)度及遇水軟化特性的影響規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著試塊齡期的增加,低強(qiáng)度相似材料單軸抗壓強(qiáng)度由石膏占比起主要控制作用轉(zhuǎn)變?yōu)樗嗾急绕鹬饕刂谱饔?隨著膨潤(rùn)土用量的增多,相似材料密度逐漸減小,并且試塊遇水崩解后骨料粒徑越小、崩解更為徹底。
【學(xué)位單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TD868
【部分圖文】：

技術(shù)路線

圖 3-2 旋轉(zhuǎn)式水射流噴頭由于賦礦層位在水平方向上巖性相對(duì)穩(wěn)定，因此可視為在無(wú)限巖體中水力開(kāi)采。研究表明[35-36]：射流速度對(duì)產(chǎn)生應(yīng)力波的影響非常顯著，當(dāng)射流速度低于 850 m/s 時(shí)，試樣上無(wú)明顯應(yīng)力波發(fā)生，而本次試驗(yàn)采用的水射流速度為 250m/s 遠(yuǎn)小于上述界限值，可認(rèn)為水射流破碎礦層過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力波在巖層中的傳播、反射等影響可以忽略不計(jì)。由于邊界條件對(duì)該試驗(yàn)影響可以忽略不計(jì)，擬采用尺寸為 5 m×3 m×2 m 的模型作為被開(kāi)采介質(zhì)即可滿足試驗(yàn)幾何及邊界條件相似的要求，試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿鐖D 3-3 所示。噴頭水槍

圖 3-2 旋轉(zhuǎn)式水射流噴頭礦層位在水平方向上巖性相對(duì)穩(wěn)定，因此可視為在無(wú)表明[35-36]：射流速度對(duì)產(chǎn)生應(yīng)力波的影響非常顯著，，試樣上無(wú)明顯應(yīng)力波發(fā)生，而本次試驗(yàn)采用的水射述界限值，可認(rèn)為水射流破碎礦層過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力等影響可以忽略不計(jì)。由于邊界條件對(duì)該試驗(yàn)影響可 5 m×3 m×2 m 的模型作為被開(kāi)采介質(zhì)即可滿足試驗(yàn)，試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿鐖D 3-3 所示�；炷聊Ｐ蜐仓䥇^(qū)

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