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某砂岩型铀矿床地浸工艺钻孔施工效率分析.pdf
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1、第 卷第期 年月铀矿冶 收稿日期:第一作者简介:杨俊(),女,江西上饶人,学士,工程师,主要从事地浸工艺钻孔施工工作。某砂岩型铀矿床地浸工艺钻孔施工效率分析杨俊(湖南中核勘探有限责任公司,湖南 长沙 )摘要:地浸采铀技术是中国砂岩型铀矿开采所使用的重要技术。地浸工艺钻孔是地面连通地下矿层的唯一通道,在地浸采铀中发挥着重要作用,其施工效率影响整个铀矿山的建设和发展。以某铀矿山为研究对象,统计分析了 年地浸工艺钻孔施工效率及存在的问题。结果表明,与岩芯钻机相比,水井钻机在施工中优势明显;泥浆泵配置、钻孔深度、后勤管理和保障均对钻孔施工效率有影响。对施工效率的影响因素提出了相应改进建议,以达到降本增
2、效的目的。关键词:地浸采铀;钻孔;施工效率;效率分析;影响因素;改进建议中图分类号:;文献标志码:文章编号:()犇 犗 犐:砂岩型铀矿所提供的铀资源量在各铀矿类型中仅次于不整合面型铀矿,位居第二位,并且埋藏浅、储量大、成本低、易于开采 。目前,中国的铀资源大多集中分布在砂岩型铀矿中 。地浸采铀技术已成为中国开采砂岩型铀矿的重要方法,形成了以地浸铀资源评价、地浸工艺钻孔结构与施工工艺、浸出剂配方和使用方法、钻孔排列 方 式 和 钻 孔 间 距 确 定 等 为 主 体 的 技 术体系。钻探技术是铀矿勘查主要技术手段之一。通过钻探获取的地层岩芯岩屑等实物资料,可反映地层构造、验证地质推断和圈定目标矿
3、体。地浸工艺钻孔是浸出剂进入矿层、浸出液抽至地表的唯一通道。钻孔设计、钻孔施工效率和质量是整个矿山建设的重要影响因素。当前地浸工艺钻孔的钻进方法主要采用正循环冲洗的回转钻进,钻孔施工设备配备型号众多,效率差别较大,设备机械化程度低、机动性差、机械故障率高;且设备由其他行业引进,适用性较差。近几年逐步形成了以水井 型和水井 、型钻机配套 、型泥浆泵,使用直径、钻杆钻进的施工模式,较大地提高了钻进效率。加拿大、澳大利亚和美国等铀资源大国在钻探工艺多样性、钻杆钻具的标准化、设备的自动化和数字化,以及信息化技术的应用 方面较为先进,钻探设备功能与工艺紧密结合,专业化程度高。为了降本增效、提高内蒙古某铀
4、矿山的钻孔施工效率,针对该铀矿山的地浸工艺钻孔施工中的种型号的钻机设备、泥浆泵配置、钻孔深度、后勤管理和保障存在的问题进行了研究。工作区地形地质条件矿区总体交通便利,场外道路畅通。施工现场为砂石路和土路,可满足施工车辆行驶。施工现场主要为草原,有少量的耕地和林地。施工区场地平整,钻机可直接就位。自然地理条件工作 区 地 处 松 辽 平 原,海 拔 高 程 在 ,地貌平缓。工作区内水系不发育。本区属温带大陆性气候,受蒙古内陆冷空气和海洋暖流季风影响,冬季寒冷有雪,夏季温热多雨,春、秋季多风;年平均气温为,最低气温可达,最高气温可达 ;降水分布不均匀,大部分地区在 ,且多集中在月;年蒸发量 ;春秋
5、季节多浮尘、扬沙、沙尘暴天气;冰冻期一般为每年 月至次年月,冻结深度一般为 。地层概况工作区内地表无露头,均为第四系草原覆盖。工作区内地层自上而下为第四系()、嫩江组(狀)、姚家组(狔)、青山口组(狇 狀)等(图)。工作区主要岩性为砂岩类、砾岩类、泥岩类,地层结构与岩性组合具有形成层间氧化带的条件。含矿层下段或上段均存在着多个泥岩砂岩泥岩的地层结构。砂岩有一定渗透性,具有渗入型自流盆地的特征。岩石的主要性质及可钻性分类工作区内第四系岩石以砂、粉砂、砾石等松散堆积为主,该层砾石较少,所含砾石硬度不大,粉砂较多,可钻性级;一般厚 ,该层孔壁不稳定,渗漏严重,易垮塌。白垩系嫩江组岩石上部以灰、深灰色
6、泥岩为主,夹粉砂岩,水平层理发育;下部为细砂岩、粉砂岩及泥岩,自下而上砾度变细,为较稳定的沉积环境;研磨性低,可钻性级,钻进过程中易造浆、缩径;该层区域发育稳定,厚度 。白垩系姚家组上段岩石以浅灰、灰色细砾砂岩为主,夹有多层紫红色泥岩薄层及灰色泥岩透镜体,研磨性低,可钻性 级,厚度 。白垩系姚家组下段岩石以浅灰、灰色细砾砂岩为主,属长石砂岩类,分选中等,次圆状;研磨性中等,可钻性 级,厚度 。白垩系青山口组岩石顶部以紫红色粉砂质泥岩为主,水平层理,厚度;下部为紫红色泥质粉砂岩,可钻性 级。钻孔施工流程地浸工艺钻孔施工流程大致分为裸孔施工和成井工艺个阶段。裸孔施工:钻机定位钻机安装泥浆调配钻孔施
7、工,后勤配合采铀套管加工;成井工艺:安装套管逆向注浆候凝安装过滤器洗井验收。图工作区地层综合柱状图犉 犻 犵 犆 狅 犿 狆 狉 犲 犺 犲 狀 狊 犻 狏 犲犺 犻 狊 狋 狅 犵 狉 犪 犿狅 犳 狊 狋 狉 犪 狋 犪 犻 狀狋 犺 犲狑 狅 狉 犽犪 狉 犲 犪铀矿冶第 卷 年施工台效分析 年施工的地浸工艺钻孔,设计孔深为 。钻孔施工工艺为先裸孔钻进,然后在矿层段局部扩孔,安装可更换内置过滤器。施工时间为 年月 年 月。设备参数主要设备:型岩芯钻机,台,配套钻塔为 型塔架(高)和 型泥浆泵;型水井钻机,台,配套钻塔为液压升降塔及 型泥浆泵。辅助设备:振动筛、配电柜、搅拌机等,投粒罐、投
8、粒管、车床、空压机等为机台共用。钻机参数见表,泥浆泵参数见表。施工工程量 年月 年 月,共施工完成钻孔 个,累计工程量 (表)。投入台钻机,其中 号、号和 号为 型岩芯钻机及配套设备,号、号和 号为 型水井钻机及其配套设备。表钻机参数一览表犜 犪 犫 犾 犲犔 犻 狊 狋 狅 犳犱 狉 犻 犾 犾 犻 狀 犵狉 犻 犵狆 犪 狉 犪 犿 犲 狋 犲 狉 狊钻机型号转盘最大通孔直径钻井深度转速()最大扭矩()钻塔负荷 ,表泥浆泵参数一览表犜 犪 犫 犾 犲犔 犻 狊 狋 狅 犳犿 狌 犱狆 狌 犿 狆狆 犪 狉 犪 犿 犲 狋 犲 狉 狊泥浆泵型号最大公称流量()公称压力 吸浆管内径排浆管内径活
9、塞行程活塞直径 表各机台施工情况犜 犪 犫 犾 犲犆 狅 狀 狊 狋 狉 狌 犮 狋 犻 狅 狀犮 狅 狀 犱 犻 狋 犻 狅 狀 狊狅 犳 犲 犪 犮 犺犿 犪 犮 犺 犻 狀 犲钻机编号钻机型号钻塔型号泥浆泵型号完成孔数个完成工程量 (高)液压升降塔 液压升降塔 液压升降塔 (高)(高)机台效率分析 年实际完成工程量 ,创造了单日进尺 的记录。个机台平均月台效为 (统计时未计算裸孔洗井和安装内置过滤器耗时,下同)。其中,号机台的效率最高,号机台次之,各机台效率见表。在统计钻孔成井效率时,分别统计了各机台的不同工艺耗时(表、图),发现前期裸孔施工效率高的机台,在成井工艺中效率不一定高。年的施
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