PAGE48第七章原地破碎浸鈾（礦）本章內(nèi)容包括10部分：一、概述二、原地破碎浸出法的工藝流程及特點(diǎn)三、原地破碎浸出法的地質(zhì)條件四、礦床開拓及采準(zhǔn)五、淋浸方式及裝置六、防滲漏技術(shù)七、原地破碎浸出法的浸出理論八、原地破碎浸出法的設(shè)計簡述九、原地破碎浸出法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評述十、應(yīng)用實(shí)例第七章原地破碎浸鈾（礦）1概述原地破碎浸出采鈾是一種新型的鈾礦資源開采技術(shù)。其工藝過程是：先借助爆破或地壓控制手段，將天然埋藏條件下的鈾礦體破碎到一定塊度并形成適宜礦堆，再由溶浸液有選擇性地浸出其中的鈾礦物。最后將含鈾溶液抽出采場，輸送到水冶處理車間提取鈾礦物。原地破碎浸礦法具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、大大減少了井下的礦石運(yùn)輸量，即所采下的礦石2/3留在井下，1/3運(yùn)到地表進(jìn)行堆浸；2、降低了邊界品位，提高了資源利用率和回收率；(美國：銅：0.8下降到0.12%，鈾：下降到0.05%。)3、環(huán)境污染少，大大減少了廢渣和廢水量；4、基建投資少，比常規(guī)法少40%左右；5、生產(chǎn)成本低，比常規(guī)法低50~60%，比堆浸法低15~20%；2原地破碎浸礦法的工藝流程及特點(diǎn)2.1工藝流程如圖所示，具體分為以下幾步：（1）崩礦——即崩落礦塊內(nèi)的礦石，并將1/3的礦石運(yùn)至地表進(jìn)行堆浸；（2）安裝淋浸系統(tǒng)，建造集液設(shè)施；（3）浸礦——對礦石進(jìn)行淋浸；（4）收集浸出液；（5）從浸出液中提取鈾金屬；（6）產(chǎn)品壓濾干燥。2.2工藝特點(diǎn)①礦房要求：礦房要滿足通風(fēng)、安全、地壓管理、布液等方面的要求；原地破碎浸礦受分段高度的影響，其堆高為30~60m、（而堆浸只有5~10m高）其堆形與礦塊輪廓基本相吻合。若礦體傾角變緩，則浸出中容易出現(xiàn)溶浸死角，影響鈾金屬浸出的回收率或增加淋浸工程的復(fù)雜性。②崩礦的礦石塊度大小質(zhì)量和幾何形狀是影響浸礦效果的重要因素。該法除了淺眼留礦法可以在礦堆表面進(jìn)行有限的人工二次破碎外，深孔、中深孔、地壓崩礦就無法進(jìn)行二次破碎了。因此，必須根據(jù)礦石的爆破性能和巖石的穩(wěn)定性，認(rèn)真選擇爆破方法和爆破參數(shù)，以確保爆破落礦塊度質(zhì)量；1—溶浸液配制池；2—浸出中轉(zhuǎn)計量池；3—水冶車間；4—高位池；5—布液管；6—注液孔；7—分段集液池；8—地下礦堆；9—導(dǎo)液井；10—總集液池。③原地破碎浸出法的淋浸、集液系統(tǒng)、管道輸送系統(tǒng)等工程受井下條件的限制，工作和環(huán)境條件都很惡劣。在浸礦過程中如想要增加導(dǎo)流，補(bǔ)充淋浸措施、改善浸礦條件、對淋浸和集液工作進(jìn)行地壓管理等特別困難，而且工作量特大，效果不一定好。同時，還要對噴淋工作面和集液工作面布置通風(fēng)系統(tǒng)，以排除氡、氡子體及酸霧等，以減輕對人的身體傷害。④浸準(zhǔn)工程—即浸礦前的各種巷道（運(yùn)輸、通風(fēng)、采準(zhǔn)、切割等）或其他工作。主要分為以下四大類：（1）為破碎和運(yùn)出多余礦石的服務(wù)工程；（2）為淋浸和集液系統(tǒng)的服務(wù)工作，如淋浸空間、淋浸鉆孔、集液巷道、集液池、排液槽或溝、管線工程和輸排液設(shè)備、峒室等；（3）礦塊通風(fēng)系統(tǒng)工程；（4）防滲漏工程：如墊底、帷幕、隔離墻等；浸出礦塊要與周圍隔離。⑤原地破碎浸出法對礦石的浸出性能要求較堆浸法稍高些，因?yàn)槠涞V堆較高（30~60m），進(jìn)行二次破碎較困難等。所以要求礦石的物質(zhì)成份、化學(xué)性質(zhì)、可浸性盡量要好些。⑥原地破碎浸出法受礦床水文地質(zhì)條件的限制：雖然礦體一般處于地下潛水面之上（因掘出的井巷工程對礦床起了疏干作用），但礦塊仍然與周圍巖石有水力聯(lián)系，即受大氣、水和地表潛水的影響。如遇斷層裂隙或透水較強(qiáng)的圍巖，則可產(chǎn)生三種不良后果：1、溶浸液外流；2、污染環(huán)境；3、地下水的侵入，稀釋浸出液，增大抽液量和后續(xù)工序量（水冶部分）。⑦崩落的礦石量、礦石品位難以準(zhǔn)確測量和計算，這樣就難以對金屬浸出率和最終的經(jīng)濟(jì)效益作出滿意的計算和評價了。3原地破碎浸出法地質(zhì)條件3.1礦床地質(zhì)條件我國具有工業(yè)開采價值的鈾礦床主要有四種類型：即花崗巖型（占38.10%）、火山巖型（占21.34%）、砂巖型（占19.51%）、碳硅泥巖型（占16.40%），其中部分砂巖型鈾礦床適合用原地浸出法（即地浸法）開采?；◢弾r型（鈾礦床）：花崗巖型鈾礦床屬于典型的中低溫?zé)嵋衡櫟V床，在我國占有重要地位。主要分布在廣東、湖南、江西、江蘇、陜西等省。其化學(xué)特點(diǎn)是：①酸度高：其SiO2含量為69.75%

~74.63%，有利于巖體鈾礦化；②堿度高：其K2O+Na2O含量較高。花崗巖堿度大多在7.0~8.14%；③鋁過飽和；④暗色組分低：反映在Fe、Mg、Ti含量低?；◢弾r型鈾礦床礦石內(nèi)原生鈾礦物主要為瀝青鈾礦，其次為鈾石。礦床礦石結(jié)構(gòu)主要有膠狀結(jié)構(gòu)、充填交代結(jié)構(gòu)、顯晶結(jié)構(gòu)和固液體分離結(jié)構(gòu)、受壓結(jié)構(gòu)、溶蝕結(jié)構(gòu)等。而以膠結(jié)和充填結(jié)構(gòu)為主。火山巖型（鈾礦床）：火山巖型鈾礦床系指分布在火山巖內(nèi)，并與其有成因聯(lián)系的中低溫?zé)嵋衡櫟V床。分布在我國東北部、東南沿海地區(qū)及西北和西南地區(qū)?；鹕綆r型鈾礦床是我國主要鈾礦床工業(yè)類型之一。鈾礦山火山巖主要為中酸性、酸性和堿性火山巖。產(chǎn)鈾火山巖的巖石化學(xué)特點(diǎn)是：富硅偏堿性，富鉀質(zhì)而貧鈣、鐵、鎂。產(chǎn)鈾火山巖中的SiO2含量很高，大都在70%左右，平均在70%以上，鈾金屬含量也較高?；鹕綆r型鈾礦床的礦物成份比花崗巖型鈾礦床的礦物成份要復(fù)雜。工業(yè)礦物和含鈾礦物有：瀝青鈾礦、釷瀝青鈾礦、鈦鈾礦、鈾石、鈾方釷石、含鈾氟磷灰石及含鈾螢石等。礦石結(jié)構(gòu)：點(diǎn)狀、膠狀、條帶狀、腎狀、環(huán)狀、半圓狀等。礦石構(gòu)造：塊狀、細(xì)脈狀、細(xì)脈浸染狀、層礫狀及網(wǎng)狀等。碳硅泥巖型（鈾礦床）：碳硅泥巖是綜合碳酸鹽、炭質(zhì)、硅質(zhì)、泥質(zhì)細(xì)碎屑巖及它們之間的過渡性巖石的簡稱。熱液型碳硅泥巖型鈾礦床，這類礦床儲量大，品位富，礦床相對集中，具有較大的工業(yè)意義。礦物成份比較復(fù)雜，伴生元素較多，如黃鐵礦、膠黃鐵礦、閃鋅礦、硫鐵鎳礦、膠硫鉬礦、辰砂、輝銻礦、雄磺及Fe、Cu、Zn、Mo、Mg等?？傊?，礦床能否適應(yīng)于原地破碎浸出法開采，與礦床的地質(zhì)條件和技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件密切相關(guān)，主要包括：礦體形態(tài)、產(chǎn)狀和規(guī)模；礦石與圍巖的礦物組成和化學(xué)成份；礦石品位，金屬儲量；鈾金屬在礦石內(nèi)的分布特征；礦石中碳酸鹽的含量；礦床的經(jīng)濟(jì)地理位置等。3.2礦床的水文地質(zhì)條件一個礦床是否適用于原地破碎浸出法開采，不但與地質(zhì)條件有關(guān)，而且與水文地質(zhì)條件也有關(guān)，影響原地破碎浸出法的水文地質(zhì)因素有：（1）礦石的滲系數(shù)；必須大于

1m/d，不然將采取工程手段，將礦石破碎，以增大礦石的滲透系數(shù)，以利浸出；（2）礦石的有效孔隙度：必須≧2%，有利浸出；（3）圍巖透水性：必須<0.1m/d，不然浸出液將流出礦房外，造成損失和環(huán)境污染。（4）地下水水位與涌水量也是一個重要影響因素，不然排水費(fèi)用大，且溶液流失。4礦床開拓及采準(zhǔn)4.1礦床開拓原地破碎浸出法的礦床開拓工作與常規(guī)法基本相同。如果要設(shè)計單一的原地破碎浸出礦山，則要考慮以下幾方面的因素：（1）井巷規(guī)格、運(yùn)輸提升設(shè)備規(guī)格都應(yīng)較同規(guī)模的常規(guī)法減少，因?yàn)橹挥?/3的礦石要運(yùn)至地表，其余2/3留在地下；（2）地表工業(yè)場地同樣相應(yīng)減少，只有1/3的礦石在地表處理；（3）通風(fēng)系統(tǒng)不但要考慮排氡排廢氣的要求，而且還需考慮排除浸礦劑氣味（如酸、堿等）；（4）防腐：對井下所有設(shè)備包括水泵、風(fēng)機(jī)及泵房設(shè)施均要考慮防腐問題；（5）防污：要制訂防止地下污染的措施方案；（6）巷道坡度：運(yùn)輸巷道不但要考慮礦床開采所要求的坡度，還要考慮溶液輸送的水力坡度要求等。4.1.1豎井開拓法：（如右圖）當(dāng)?shù)V體傾角在0~15°或75~90°時，如地表條件允許，最好采用豎井開拓法。這種方式的井筒支護(hù)費(fèi)和維護(hù)費(fèi)用都低，且生產(chǎn)效率高，提升溶液和排水費(fèi)用低。該方法有廣泛的應(yīng)用前景，并具有如下優(yōu)點(diǎn)：a.不需要石門，生產(chǎn)效率高；b.保安礦柱少，由于生產(chǎn)區(qū)被待浸礦石或已浸礦石所充填，所留的保安礦柱與常規(guī)采礦法開采相比要小得多；c.保安礦柱可以在生產(chǎn)后期崩落，最后將整個井田用溶浸液浸沒，回收產(chǎn)品液，此時的崩落、留礦和浸出條件將不比采場的原地破碎浸出條件差，而用常規(guī)法開采的保安礦柱損失率則達(dá)30~50%；下盤豎井開拓法也應(yīng)用較廣，且具有如下優(yōu)點(diǎn)：不留保安礦柱，并且可利用一系列的階段輔助采準(zhǔn)巷道作為排液系統(tǒng)，以降低收集產(chǎn)品液的成本。缺點(diǎn)：需要掘進(jìn)石門，其長度隨礦體深度增加或傾角減少而增加。由于該方法運(yùn)出地面的礦石很少（1/3），故對井筒和石門的要求也較低，故掘進(jìn)費(fèi)自然顯著減少。由于鈾礦石具有放射性，一般不采用該方法。4.1.2斜井開拓法（沿礦體下盤）當(dāng)?shù)V體傾角為20~50°時，用斜井開拓法可顯著減少石門的掘進(jìn)量，因此，可確保在最短時間內(nèi)使礦山投入生產(chǎn)。該方法也可用于從露天礦山轉(zhuǎn)入地下礦山的開拓；如左圖所示。4.1.3平峒開拓法對于山區(qū)地形，當(dāng)?shù)V體賦存在當(dāng)?shù)亟g基準(zhǔn)面以上時，盡量考慮用平峒開拓法，這種方法的基建費(fèi)用和經(jīng)營費(fèi)用最低。（基建工程是為傳統(tǒng)法的77~67%，基建費(fèi)減少35~50%），同時，大大縮短了投產(chǎn)期和達(dá)產(chǎn)期。4.2礦床采準(zhǔn)工作在已開拓完畢的階段中掘進(jìn)若干巷道，將階段劃分成采場的工作稱為礦床采準(zhǔn)工作。采準(zhǔn)巷道主要用作運(yùn)輸?shù)V石、廢石、材料和設(shè)備等，作為通風(fēng)、行人、運(yùn)送和收集產(chǎn)品液以及鋪設(shè)噴淋管道、輸送產(chǎn)品液管道所需的補(bǔ)償空間。※主要采準(zhǔn)巷道有：階段運(yùn)輸平巷、穿脈和天井。根據(jù)主要采準(zhǔn)巷道與礦體的分布位置分為脈內(nèi)采準(zhǔn)和脈外采準(zhǔn)兩種類型。如右圖所示。脈內(nèi)采準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)：有利于開拓與采準(zhǔn)巷道的保護(hù)，對于水平或緩傾斜礦體有利。鈾礦山由于有放射性，一般不采用該法。脈外采準(zhǔn)的缺點(diǎn)：采準(zhǔn)工作量大。原地破碎浸出法和場底部結(jié)構(gòu)形式（見書P125-127）：原地破碎浸出采礦法的采準(zhǔn)工作與常規(guī)采礦法的采準(zhǔn)工作相比，最明顯的區(qū)別是：原地法的采準(zhǔn)工作包括了輸送溶浸液淋噴淋系統(tǒng)和收集產(chǎn)品液的底部結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，根據(jù)噴淋系統(tǒng)不同，又可分為：堆上直接布置噴淋系統(tǒng)方式；從鉆孔輸送浸液方式；從留礦堆中預(yù)埋噴淋管道（適于淺眼爆破筑堆法）等三種。原地破碎浸出采礦法的爆破崩礦筑堆與常規(guī)法的崩礦方式基本相同，所不同的就是要求崩落的礦石塊度必須符合浸出的要求，即塊度不能過大?！浔浦逊譃椋荷羁妆浦选⒅猩羁妆浦?、淺孔爆破筑堆、階段自然崩落筑堆、核爆破筑堆五大類。4.2.1深孔爆破筑堆如按其炮孔布置形式或角度，可分為垂直平行深孔和垂直扇形深孔法。如果深孔爆破筑堆按補(bǔ)償空間的大小，又分為：擠壓爆破筑堆和向自由空間爆破筑堆。這兩種方法的區(qū)別是：空間的補(bǔ)償系數(shù)：擠壓爆破——10~20%；向自由空間爆破——20~30%。擠壓爆破根據(jù)爆破自由面的補(bǔ)償空間狀況，又分為向松散礦堆的擠壓爆破和均勻布置切割糟的擠壓爆破。常用的設(shè)備主要是低壓潛孔鉆機(jī)、高壓潛孔鉆機(jī)和井下牙輪鉆機(jī)。①向松散礦堆的深孔擠壓爆破完全是借助于爆破作用擠壓自由面前的松散礦石，以取得礦石碎脹時所必需的補(bǔ)償空間。向松散礦堆的深孔擠壓爆破筑堆法一般采用階段強(qiáng)制崩落、連續(xù)留礦筑堆法。沿階段全高回采，一般采用垂直深孔擠壓爆破崩礦，在采場下部設(shè)有底部結(jié)構(gòu)。階段高度一般為50m，礦塊的寬度可根據(jù)噴淋系統(tǒng)的安排來劃分，一般為30~50m。底柱的高度與采用的底部結(jié)形式、出礦設(shè)備的輕重以及圍巖的穩(wěn)固性有關(guān)。②均勻布置切割槽的深孔擠壓爆破階段高度一般為30~60m，它可根據(jù)礦堆對礦石浸出率的影響及礦體的賦存條件、鑿巖設(shè)備而定。礦塊的長度一般為30~50m，底部結(jié)構(gòu)可選用平底結(jié)構(gòu)、墊溝結(jié)構(gòu)及電耙出礦底部結(jié)構(gòu)形式，主要根據(jù)礦體和圍巖的滲透性及穩(wěn)固程度來確定。③向自由空間的深孔爆破筑堆這種方法需在爆破前先形成30%左右的補(bǔ)償空間。根據(jù)落礦方式不同，它分為水平深孔爆破留礦筑堆法和垂直深孔球狀藥包爆破筑堆法。a.水平深孔爆破留礦筑堆法：是在采場拉底后，在鑿巖巷道或峒室中，鉆水平平行或水平扇形深孔，向采場拉底空間崩礦，自下而上分層回采，崩落的礦石留在采場內(nèi)準(zhǔn)備浸出。（如圖：P84）采場階段高度60~80m，礦房長度一般為50m或更大些，在礦房的兩側(cè)分別留8~10m的間距。視圍巖情況，也可布置頂柱，頂柱高度為6~8m，采場底部一般采用平底結(jié)構(gòu)。一般采用脈外采準(zhǔn)方式。在距離礦體下盤10~15m遠(yuǎn)的地方掘進(jìn)階段運(yùn)輸巷道，以保證其巷道的穩(wěn)定性。開采間柱或其他礦柱是第二步進(jìn)行的，即當(dāng)浸出液的濃度降到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以下時，才開始爆破礦柱，用以改善浸出過程中形成的溝流現(xiàn)象和提高浸出液金屬濃度。噴淋系統(tǒng)由ф40~60mm帶孔的PVC管道鋪設(shè)而成，其管道放在留礦堆的表面，也可通過上一個運(yùn)輸平巷向留礦堆打的鉆孔中輸送溶浸液來實(shí)現(xiàn)。該崩礦的優(yōu)點(diǎn)是：①崩落的礦塊度均勻，粒度級配較好，有利于浸出；②浸出采場結(jié)構(gòu)簡單；③工效高，崩礦強(qiáng)度高；④相鄰采場可組合成盤注開采，以強(qiáng)化崩礦、留礦和浸出工藝；⑤采準(zhǔn)切割工作量相對較小，脈外采準(zhǔn)放射性污染小；⑥工作安全性好；⑦可均勻重復(fù)地松動礦石。缺點(diǎn)是：①可能損失分枝礦體；②人員通行、礦房材料運(yùn)送不便；③從采場放出的礦石量相對較多；④工人鑿巖條件差；⑤與垂直深孔法相比，崩落的礦石塊度稍大些；⑥崩落效果、留礦效果及浸出率受礦體賦存狀影響較大。b.垂直深孔球狀藥包爆破筑堆法：該方法的特點(diǎn)是在礦房的上部水平開掘鑿巖峒室或巷道，采用大直徑鉆孔鉆鑿下向深孔到達(dá)拉底水平，拉底水平即為集液水平。然后利用球狀藥包自下而上分層崩礦，如下圖示：階段高度：40~50m，當(dāng)?shù)V體厚度小于20m時，采場沿礦體走向布置，此時礦體厚度即為采場寬度，采場的長度根據(jù)礦體和圍巖的穩(wěn)定性而定，一般為40~60m。當(dāng)?shù)V體厚度大于20m時，采場垂直礦體走向布置，礦體厚度即為采場長度，采場寬度即為6~20m。礦堆高根據(jù)階段高度來進(jìn)行劃分，堆的高度/寬度=7~10。4.2.2中深孔爆破筑堆中深孔爆破筑堆按補(bǔ)償空間的大小同樣分為兩種，即擠壓爆破和自由空間爆破，補(bǔ)償空間系數(shù)：擠壓爆破——10~20%；自由空間爆破——20~30%。同樣，擠壓爆破也象深孔爆破一樣，也是根據(jù)爆破自由面的補(bǔ)償空間狀況分為：向松散礦堆擠壓爆破和均勻布置切割槽的擠壓爆破。對深孔爆破來說，其爆破塊度相對要小一些，但生產(chǎn)率相對要低一些（因崩落的礦石量相對少一些）。用鑿巖巷道將階段劃分為2~3個分段，在分段中打扇形中深孔，待采場炮孔全部打完后，分段或階段爆破一次完成。中深孔爆破常用的鑿巖設(shè)備有氣動鑿巖機(jī)和液壓鑿巖機(jī)。氣用鑿巖機(jī)采用導(dǎo)軌式鑿巖機(jī)，內(nèi)回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的有YG-40、YG-50型；外回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的有YGZ-70、YGZ-70A、YGZ-70D、YGZ-90型。液壓鑿巖機(jī)國內(nèi)研制生產(chǎn)的有YYT-30、YYGJ145、YYGC145、YYG90、YYGJ80A型等，這些鑿巖機(jī)具有節(jié)能、高效、低噪音、低成本等優(yōu)點(diǎn)。中深孔的鉆孔布置形成：①上向扇形；②水平扇形；前者居多，鉆頭直徑一般為50—60mm，炮孔的最小抵抗線根據(jù)鉆孔的直徑、裝藥密度、炸藥的性質(zhì)、爆破對塊度的要求來確定。在使用銨油炸藥時，W=鉆頭直徑的20-30倍。孔深鑿巖設(shè)備為：YG-80型：≯15mYG-40型：≯10m，否則鑿巖機(jī)效益明顯降低！這種方案可以采用多種形式的噴淋系統(tǒng)，應(yīng)用最多的是溶浸液通過不爆破的扇形炮孔輸入或溶浸液通過預(yù)留在松散礦堆內(nèi)帶孔的管道輸入。如圖所示。該方法的優(yōu)點(diǎn)：對開采設(shè)備要求較低，采場結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝和管理簡單、爆破塊度小。缺點(diǎn)：生產(chǎn)效率低，放射性防護(hù)條件差，工人站在礦堆上進(jìn)行崩礦，使分層爆破的礦堆表面形成壓實(shí)，人為的“隔液層”降低礦堆局部的滲透性。且由于多次放礦改變了礦堆的級配狀況，在礦堆內(nèi)易產(chǎn)生“溝流”。4.2.3淺孔爆破筑堆淺孔爆破筑堆法基本上是留礦法或留礦法與其它方法交叉組合式的采礦法。主要有淺孔留礦法和全面留礦法。前者主要用于急傾斜礦體，后者則用于傾斜礦體。淺眼留礦法的階段高度一般為40~60m，采場長度<50m。該法的孔距比常規(guī)留礦法減少了1/3左右，炸藥消耗量可提高1~2倍，以達(dá)到減少礦石塊度，增加礦石塊微裂隙和礦石堆孔隙度的目的。但粉礦含量不宜超過20-30%，最好采用微差爆破，以減少礦石的大塊率。4.2.4（書P124.圖）階段自然崩落法它是借助自然應(yīng)力為主要荷載進(jìn)行巖體崩落的一種方法，即在采場底部拉底形成足夠大的空間，并開掘削弱工程后，將產(chǎn)生應(yīng)力集中，當(dāng)應(yīng)力值超過機(jī)理巖體的抗拉、抗剪強(qiáng)度時，礦巖體逐漸破裂而開始崩落的一種崩礦方式。這種方式要對礦巖的可崩性、崩落機(jī)理、礦塊結(jié)構(gòu)等參數(shù)進(jìn)行深入的研究后方可采用，不然一是安全性，二是礦石塊度都將產(chǎn)生嚴(yán)重后果。4.2.5核爆破原地破碎筑堆法核爆破原地破碎浸出法是一種很有發(fā)展前途的采礦方法?？捎煤吮崎_采金、銀、銅、鉛、錫、鈾等金屬礦床。該方法特別適用于開采某些埋藏深、品位低而礦體厚度大的大型礦床。但要求對地表、地貌不產(chǎn)生影響。核爆炸物的體積小，但能量相當(dāng)大。核裂變爆炸物和核聚變爆炸物都曾用于各種巖層的爆破。0.45kg的鈾完全裂變，相當(dāng)于9000tTNT炸藥的能量；0.45kg的氘（重氫）在反應(yīng)時，可釋放出26000tTNT炸藥的能量。該方法要進(jìn)行專門的設(shè)計，并應(yīng)征得當(dāng)?shù)卣嘘P(guān)部門的批準(zhǔn)后方可實(shí)施。核彈破碎礦石量和費(fèi)用與能量的關(guān)系表1核彈能量（kt）102050701002核彈費(fèi)用（千美元）3503904254504703破碎礦石量（kt）40012002500380056004破碎/t礦石費(fèi)用（美元）1.380.510.270.190.145淋浸方式及裝置原地破碎浸出法采取的淋浸方式有三種：滲濾式、滲透式和脈動式。5.1滲濾式淋浸法：滲濾式又分為敞開式和封閉式。敞開式：這種方法只有在礦房上部的頂柱與崩落的礦堆之間留有淋浸作業(yè)空間時才能使用。其布置方式和操作方法與堆浸相同。但必須要經(jīng)常移動淋浸點(diǎn)，以避免出現(xiàn)淋浸死角。右圖所示為噴霧式浸出法，其作法是，通過脈外運(yùn)輸平巷3向敞開空間2打鉆孔，在鉆孔內(nèi)安裝輸液管4、5和噴霧器6，但這種噴霧器噴出來的水必須呈霧狀，讓整個敞開空間都充滿霧狀溶浸液。當(dāng)其達(dá)到一定的飽和程度后，霧水便凝聚在礦石堆表面上，并逐漸往下滲流，對礦石進(jìn)行浸出。這種方法裝置簡單，效果好。一般40×60㎡的空間，噴霧10分鐘便能達(dá)到飽和。封閉式：這種方法一般在礦巖不穩(wěn)固的形式下才采用。這種方法即是整個礦房都充滿礦石，不留敞開空間，然后從上部巷道往下打孔灌入溶浸液，德國對這種方法應(yīng)用得很成功。值得指出的是：上述兩種方法必須要處理礦房防滲漏問題。5.2滲透式淋浸法即是溶浸液通過注液管道輸入留礦房，并充滿整個留礦房后，接著敞開排液閥門排出浸出液。此后，輸液和排液就同時進(jìn)行，保證溶浸液始終充滿留礦房，這也要求礦房防漏處理問題要搞好。5.3脈動式淋浸法脈動式淋浸法即是將溶浸液輸入并充滿礦房后，關(guān)閉進(jìn)液閥，讓其浸泡一段時間之后，再把浸出液從排液管中排出。之后既不進(jìn)液也不排液，讓其停頓一段時間（8~16h），并導(dǎo)入空氣氧化，然后排液；接著開啟進(jìn)液閥……重復(fù)上述過程。在回收礦柱時，先在礦柱打炮眼，將溶浸液壓入礦柱內(nèi)進(jìn)行浸出。6防滲漏方法前面已經(jīng)講了，原地破碎浸出法是在礦房中進(jìn)行的，如礦房巖體裂隙發(fā)育，則容易造成酸性（或堿性）溶液沿裂隙滲漏，這樣既污染環(huán)境，又嚴(yán)重腐蝕井下設(shè)備、器材，還造成產(chǎn)品溶液流失，其后果相當(dāng)嚴(yán)重。因此，必須進(jìn)行防滲漏處理。防滲漏是原地破碎浸出法最關(guān)鍵技術(shù)之一。防滲漏可分以下三部分：6.1采場防滲漏采場防滲漏的施工應(yīng)在爆破筑堆完成之前進(jìn)行，其最有效的方法是封堵和注漿。封堵是針對采切工程所采取的防滲漏措施，（即在采準(zhǔn)切割工程完成后，其底部結(jié)構(gòu)都已做了防滲漏層），而注漿則是針對礦堆周圍的構(gòu)造破碎帶所采取的技術(shù)措施。采場防滲漏最有效的方法就是采用帷幕注漿技術(shù)，這種技術(shù)在國內(nèi)已是成熟的技術(shù)。注漿是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它的滲流過程和注漿效果是巖體、漿液和注漿工藝三方面共同作用的結(jié)果。一般的注漿工藝流程為：定孔位—鉆孔—清洗鉆孔—注水試驗(yàn)—壓力注漿—清洗管道—封孔。對于原地破碎浸出采鈾工藝而言，由于是井下作業(yè)，必須先形成作業(yè)空間，即在布液中段的礦體上下盤采用光面爆破、噴錨支護(hù)等施工技術(shù)掘進(jìn)沿脈平巷，然后在巷道內(nèi)鉆鑿下向平行傾斜注漿鉆孔，防止鉆孔穿入礦堆，注漿時嚴(yán)格控制注漿壓力，防止?jié){液壓入礦堆。6.2底部結(jié)構(gòu)防滲漏如底部結(jié)構(gòu)裂隙不甚發(fā)育時，在爆破筑堆前對礦體底部實(shí)施切割拉底工程，然后在節(jié)理裂隙部位鋪設(shè)砼底，或整體鋪設(shè)一層300mm厚的黃土作緩沖層，再鋪一層PVC塑料軟板作防滲漏層。6.3集液池防滲漏集液池防滲漏相對較容易，主要有以下四種方式：①瀝青防滲漏法：造價低廉，但井下作業(yè)易產(chǎn)生有害氣體，且容易出現(xiàn)瀝青層與井壁分離剝落現(xiàn)象；②環(huán)氧樹脂與玻璃纖維布粘貼：造價高，效果好。要掌握好配方技術(shù)，否則難干結(jié)；③PVC塑料板貼壁：造價高，效果好，采用焊接連接技術(shù)；④底板貼瓷磚，四周壁用瀝青+油毛氈粘貼。7原地破碎浸出法的浸出理論原地破碎浸出法整個浸出過程大概可將其劃分為三個階段。第一階段：為最大持液階段，筑成礦堆后的礦石中含有自然狀態(tài)水量，淋浸初期，礦石吸收溶浸液的能力非常強(qiáng)。此時重力、礦塊表面的引力、毛細(xì)孔隙毛細(xì)力都促使溶浸液入滲，開始在礦堆中形成結(jié)合水，懸掛毛細(xì)水等。第二階段：為粉礦及礦石表面首先浸出，強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)表現(xiàn)持續(xù)時間不長。而當(dāng)?shù)V石接近其最大持水能力后，隨著淋浸的進(jìn)行，礦堆自上而下所形成的溶浸液不規(guī)則流，礦堆處于腸道飽和狀態(tài)，即浸出條件已形成，并首先浸出粉礦和礦石的表面，此時，這個階段浸出的金屬濃度高。第三階段：即為毛細(xì)浸出。溶浸液沿礦石塊的裂隙借助毛細(xì)力作用由表及里進(jìn)行毛細(xì)浸出，其浸出速度緩慢，時間長，金屬濃度也較低。但這三個階段很難明顯劃分。8原地破碎浸出法設(shè)計簡述原地爆破浸礦法的設(shè)計工作包括常規(guī)法開采和浸礦法兩大部分。至于“常規(guī)法開采”開拓、采準(zhǔn)的設(shè)計工作已由《鈾礦床開采》的老師講了。因此，不再重復(fù)。8.1設(shè)計前期準(zhǔn)備工作前期準(zhǔn)備工作主要是指對原始資料的收集和整理。除了按常規(guī)法所需準(zhǔn)備的資料以外，尚需提供礦山采準(zhǔn)工作現(xiàn)狀，礦石的爆破性能、礦石結(jié)構(gòu)、節(jié)現(xiàn)裂隙分布情況，并按照“鈾礦山地表堆浸規(guī)程”的規(guī)定，提供：礦石的可浸性，浸出率與礦石塊度的關(guān)系，溶浸液及其配方等資料。8.2設(shè)計內(nèi)容①常規(guī)法地下開采的8大系統(tǒng)設(shè)計基本不變：即開拓、運(yùn)輸與提升、通風(fēng)、排水、供水、供電、供風(fēng)、安全；②對運(yùn)出的25~30%的礦量，要設(shè)計堆浸場及浸出工藝；③對采場等浸出系統(tǒng)要進(jìn)行防滲漏設(shè)計；④礦塊破碎設(shè)計；⑤浸出系統(tǒng)工程設(shè)計：鑿巖巷道、補(bǔ)償空間、礦石搬運(yùn)、淋浸系統(tǒng)、集液系統(tǒng)、礦塊封閉工程等；⑥爆破崩礦設(shè)計：爆破方案、鉆孔工程、裝藥量計算、爆破組織等；⑦溶液系統(tǒng)設(shè)計、配液池、配制、溶浸液輸?shù)老到y(tǒng)、浸出液集液系統(tǒng)、泵站等；⑧浸出液加工處理系統(tǒng)設(shè)計：吸附、淋洗、沉淀三大系統(tǒng)及產(chǎn)品干燥、運(yùn)輸；⑨化驗(yàn)室。9原地破碎浸出法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評述原地破碎浸出法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評述主要從基建費(fèi)用、生產(chǎn)成本和勞動生產(chǎn)率三方面與常規(guī)法進(jìn)行對比、評述：9.1基建費(fèi)用比常規(guī)法多了集液池和地表堆浸場，但井巷的基建規(guī)模則少了2/3左右，運(yùn)輸和提升設(shè)備也相應(yīng)減少了，水冶加工廠省去了磨礦和液固分離車間。9.2生產(chǎn)費(fèi)用與常規(guī)法相比，產(chǎn)生5個方面的經(jīng)濟(jì)效果：①礦石提升運(yùn)輸量的費(fèi)用節(jié)省2/3；②節(jié)省了充填采空區(qū)的費(fèi)用及廢石的運(yùn)輸費(fèi)和場地購置費(fèi)；③免去了礦石的破碎及固液分離程序，節(jié)省了大量人力、物力及動力費(fèi)；④在產(chǎn)品成本費(fèi)中，由于基建費(fèi)用的降低而減少了折舊分?jǐn)傎M(fèi)；⑤可采品位的降低，擴(kuò)大了資源回收率。9.3勞動生產(chǎn)率原地破碎浸出法由于免去了采空區(qū)的充填及空場處理等工藝環(huán)節(jié)，減少了礦石的搬運(yùn)量、廢石的運(yùn)輸量、省掉了礦石的破碎、固液分離等工序，所以，勞動生產(chǎn)率自然高于常規(guī)法。10應(yīng)用實(shí)例（794礦）原地破碎浸出采鈾（礦）的應(yīng)用礦山較多，如我國的江西719礦、陜西的794礦、廣東的745礦、浙江的771礦等等，國外就更多了。由于課時有限，我們只介紹陜西的794礦原地破碎浸出應(yīng)用情況。10.1礦床地質(zhì)概況（1）礦床成因礦床形成于燕山早期花崗巖浸入體中，礦體嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造控制，均產(chǎn)于北北東向壓扭破碎形成的破碎花崗巖中。礦體呈大小不等、形態(tài)復(fù)雜的透鏡體賦存在破碎帶中，產(chǎn)狀與破碎帶一致，礦體傾角為50~90°。礦床成因?qū)俚蜏責(zé)嵋毫严冻涮顔吴櫟V床。熱液成礦在燕山晚期，成礦溫度低（100℃以下），鈾以碳酸鈾酰絡(luò)合物、氧化物形成搬運(yùn)（遷移），從酸性漸變?yōu)槿鯄A性環(huán)境下，瀝青鈾礦沉淀而形成礦床。由于破碎帶次生氧化強(qiáng)烈，次生富集作用明顯。這種成因決定了礦石結(jié)構(gòu)為浸染狀、微分散狀和塊狀。礦石構(gòu)造為網(wǎng)脈浸染狀、膠結(jié)角礫狀。鈾元素以鈾礦物、吸附狀和顯微粒狀等分散狀態(tài)賦存破碎的花崗巖的細(xì)微縫隙中。（2）礦床開采和礦石加工技術(shù)特征礦體分散、大小懸殊，是該礦床形成30個礦體的特征。礦體松散破碎，圍巖堅硬穩(wěn)固，礦巖f=8~12，礦體形態(tài)復(fù)雜，但若將第一級表外礦石圈入礦體，則使礦體形態(tài)規(guī)則簡單了。礦石破碎，細(xì)微裂隙發(fā)育，巖礦鑒定表明礦物晶體的毛細(xì)裂隙發(fā)育，因此，在采掘爆破時礦石破碎均勻，大塊率低，粒級小于50mm的占85%以上，有利于原地破碎浸出。礦石屬于硅酸鹽類型，成份單一，碳酸鹽含量一般小于3%。礦石浸出性能極好，且酸耗低（3%左右）。各級礦石堆浸后尾渣品位<0.01%，達(dá)到該區(qū)花崗巖本底水平（40-60ppm）。（3）水文地質(zhì)條件礦區(qū)受大陸干旱氣候影響，地下水主要是自然降雨補(bǔ)給。因地形陡峻、切割強(qiáng)烈