一种防止地浸方式铀矿开采中地下水位下降的方法

摘要

本发明属于铀煤共生矿山开采技术领域，具体涉及一种铀煤共采防止地浸方式铀矿开采中地下水位下降的方法。技术方案为：通过注水钻孔的分布在铀矿区外围建设一道水力屏障，煤矿疏干地下水时，防止铀矿区地下水位的下降。有益效果：这种方法可以保证两种资源在非重叠区同时开采，使两种资源得到充分利用，提高企业经济效益，保证地质资源的回收。

说明书

技术领域

本发明属于铀煤共生矿山开采技术领域，具体涉及一种铀煤共采 防止地浸方式铀矿开采中地下水位下降的方法。

背景技术

在采用地浸方法采铀时，需要保持一定的承压水位才能使地浸开 采得以顺利进行，当承压水位下降到一定程度时，地浸开采方式将无 法进行，这时铀矿将会成为无法开采的呆矿，从而导致国家战略资源 的损失。而在采煤过程中，需要排放大量的地下水，尽可能将承压水 位降到煤矿开采需要的安全水压以下，确保煤矿安全生产。在铀煤共 生矿床中，特别是铀矿体位于煤层之上时，两种矿床在同时开采时就 会产生矛盾，若按照“先铀后煤、先上后下”的原则，煤矿开采需要 等到铀矿开采完成并进行退役治理后才能开采，而铀矿开采至少需 15年以上，这样就会使煤炭企业需要较长时间的等待，将会给煤炭 企业造成极大的经济损失。目前，由于铀煤共采过程中存在采用地浸 方式开采铀矿会导致地下水位下降的问题，尚未现有技术能够解决该 技术问题，因此需要提供一种铀煤共采防止采用地浸方式开采铀矿地 下水位下降方法。

发明内容

本发明的目的在于针对铀煤共采过程中存在采用地浸方式开采 铀矿会导致地下水位下降的问题，提供了一种防止地浸方式铀矿开采 中地下水位下降的方法。

实现本发明目的的技术方案：

一种防止地浸方式铀矿开采中地下水位下降的方法，依次包括如 下步骤：

步骤1.确定矿区铀煤空间位置关系

根据地质学方法，确定铀煤共生矿区中铀矿层和煤矿层的空间位 置关系和矿区水文地质条件，包括含矿含水层的渗透系数和地下水水 位；

步骤2.计算注水量

根据煤矿开采需要的最高安全压力和铀矿开采所需地下水位标 高，计算出需要注入的总注水量Q；

步骤3.计算注水井个数

确定每个注水井的直径后，进行现场试验确定每个注水井的注水 能力q，再根据步骤2计算得到的总注水量Q和每个注水井的注水能 力q计算所需施工注水井的个数n，计算公式为：n＝Q÷q；

步骤4.确定注水井与铀煤共生矿区边界的距离

注水井与铀煤共生矿区边界的距离L为600～1200m；

步骤5.确定注水井之间的距离

通过注水试验测得注水时的影响半径，并根据影响半径确定注水 井之间的距离，注水井之间的距离应小于测得的影响半径。

步骤6.验证地下水分水岭的形成、分布及地下水位变化情况

采用水文地质软件模拟，验证注水井之间地下水分水岭的形成、 分布及铀矿区地下水位变化情况，确认地下水位标高能否满足铀矿地 浸开采的要求；

步骤7.布置注水井

根据步骤6的验证结果，在铀矿床的周围根据模拟结果和步骤3 确定的注水井数量、步骤4确定的注水井与铀煤共生矿区边界的距离 以及步骤5确定的注水井之间的距离布置注水井；

步骤8.构建地下水屏障

通过注水井向含水层注入清水，使地下水位上升，并且沿注水井 之间的连线就会形成一道地下分水岭，从而确保铀矿采用地浸方式正 常生产。

所述步骤4中注水井与铀矿体边界的距离L为800m。

所述步骤7中置注水井时，靠近煤矿开采区一侧的注水井分布密 度大于其他方向的注水井分布密度。

所述防止地浸方式铀矿开采中地下水位下降的方法还包括打监 测孔步骤，在煤矿区与铀煤共生矿区之间注水井的连线两侧设有监测 孔，用于以监测地下水位的变化情况。

所述防止地浸方式铀矿开采中地下水位下降的方法，用于铀煤共 同开采，煤矿先开采与铀煤共生矿区非重叠部分，待铀矿开采完毕并 进行退役治理后再开采与铀矿区重叠部分的煤层。

本发明的效果在于：

在铀煤共生矿床中，当铀矿体赋存于煤层之上时，若两种资源同 时开采，特别是铀矿适合地浸方式开采时，对地下水的要求是不同的。 铀矿采用地浸方式开采时需要保持一定的地下水位，而煤矿开采时需 要对地下水进行降压或疏干，煤矿要求地下水位越低越好，铀矿要求 地下水位越高越好，对地下水位的要求不同造成了不同矿床开发之间 的矛盾。本发明能够解决铀矿和煤矿在非重叠区开采前，通过注水井 的设置在铀矿区外围建设一道水力屏障，煤矿疏干地下水时，防止铀 矿区地下水位的下降。这种方法可以保证两种资源在非重叠区同时开 采，使两种资源得到充分利用，提高企业经济效益，保证地质资源的 回收。

附图说明

图1为铀煤共同开采时注水井平面布置图。

图中，1-铀煤共生矿区，2-煤矿开采区，3-铀煤重叠区域，4- 注水井，5-监测井。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

本实施例提供了一种铀煤共采防止采用地浸方式开采铀矿地下 水位下降的方法，依次包括如下步骤：

步骤1.确定矿区铀煤空间位置关系

根据地质学方法，确定铀煤共生矿区3中铀矿层和煤矿层的空间 位置关系和矿区水文地质条件，包括含矿含水层的渗透系数和地下水 水位；如图1所示，在本实施例的矿区1中，铀煤共生矿区3中铀矿 层位于煤层的上部，在铀煤共生矿区3的周围为煤矿区2。由于采用 地浸方式进行铀矿开采时所需利用的含水层同时也是煤矿开采所需 排水的含水层，这意味着铀煤共采过程需保证含水层地下水位高度一 方面不能超过煤矿开采所需的最高水位(即最高安全压力)要求，另 一方面需要满足铀矿开采所需的最低水位(最低水位标高)要求。

步骤2.计算注水量

根据煤矿开采需要的最高安全压力和铀矿开采所需地下水位标 高，采用VisualModflow专业水文地质软件计算出需要注入的总注水 量Q；

步骤3.计算注水钻4孔个数

确定每个注水井4的直径为100～230mm，优选为112mm，进行 现场试验确定每个注水井4的注水能力q，再根据步骤2计算得到的 总注水量Q和每个注水井4的注水能力q计算所需施工注水井4的 个数n，计算公式为：n＝Q÷q；

步骤4.确定注水井与铀煤重叠区域3距离

确定注水井4与铀煤重叠区域3边界距离L为600～1200m，优 选800m。确定注水井4与铀煤重叠区域边界的原则是：注水井4不 能距铀煤共生矿区的边界距离太近，距离太近时注入的清水会造成地 浸采铀时溶浸液的稀释，影响地浸采铀生产率；但距离也不能太远， 距离太远时，要保持铀矿床区地下水位在一定标高时需要注入的清水 数量大，不经济。

步骤5.确定注水井之间的距离

通过注水试验测得注水时的影响半径，并根据影响半径确定注水 井之间的距离，注水井之间的距离应小于测得的影响半径。

步骤6.验证地下水分水岭的形成、分布及地下水位变化情况

采用VisualModflow专业水文地质软件模拟，验证注水井之间地 下水分水岭的形成、分布及铀煤共生矿区3地下水位变化情况(主要 是指地下水位标高能否满足铀矿地浸开采的要求)；

步骤7.布置注水井

根据步骤6的验证结果，在铀矿区的周围根据模拟结果和步骤3 确定的注水井4数量、步骤4确定的注水井4与铀煤重叠区域边界的 距离以及步骤5确定的注水井4之间的距离布置监测井5；在布置注 水井时，靠近煤矿一侧的位置，由于煤矿开采会导致地下水位下降剧 烈，因此注水井的分布相对要密一些，其他方向井可以疏一些。

步骤8.构建地下水屏障

通过注水井4向含水层注入清水，由于清水不断从注水井中注 入，注水井4中的地下水位就会上升，沿注水井4之间的连线就会形 成一道地下分水岭；地下分水岭形成以后，煤矿开采区2在开采排水 时，被注水井围成的铀矿区域内地下水位将少受或不受煤矿排水的影 响，可以确保铀矿采用地浸方式正常生产。

这样就保证了铀矿床的地下水位维持在一定标高，减小煤矿开采 排水对铀矿开采的影响。注入井的水量可以利用煤矿开采时排出的地 下水，这样可以减少地下水资源的浪费，充分利用地下水资源。当煤 矿供水满足不了注水量要求时，可以在注水孔的外围施工少量抽水井 进行补充。

步骤9.施工监测孔

在靠近煤矿开采区域的注水井连线两侧施工监测孔，以监测地下 水位的变化情况。

步骤10.矿区开采

铀煤共同开采时，煤矿先开采与铀矿区非重叠部分，并与铀矿区 保持一定距离(根据铀矿体与煤矿的空间位置及铀矿地浸开采时需要 的地下水高低来确定)，待铀矿开采完毕并进行退役治理后再开采与 铀矿区重叠部分的煤层。

本发明的技术方那能够解决铀矿和煤矿在非重叠区开采前，在铀 矿区外围建设一道地下水力屏障，煤矿在开采排水时，被注水井围成 的铀矿区域内地下水位将少受或不受煤矿排水的影响，从而防止铀矿 区地下水位的下降，可以确保铀矿采用地浸方式正常生产。

这种方法可以保证两种资源在非重叠区同时开采，使两种资源得 到充分利用，提高企业经济效益，保证地质资源的回收。由于注入井 的水量来自煤矿开采时排出的地下水，这样可以有效减少地下水资源 的浪费，充分利用地下水资源。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不 脱离本发明的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求 及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在 内。