l 礦床地質(zhì)概述

某礦床為火山巖型中低溫?zé)嵋衡櫟V床。礦化主要在綠色層下盤。即礦化受巖層控制，含礦層與構(gòu)造裂隙有關(guān)，綠色層起覆蓋作用。礦床含礦層有 3 層，目前可行性研究的開采礦層為第三礦層。第三礦層的礦體產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀基本一致，走向 NE40°、傾向 NW318°、礦體傾角 25° ～30°，礦體厚度 2 ～17 m，平均 12 m，走向長(zhǎng)度 90 ～220 m。礦床礦石為酸性-中酸性鈾礦石，主要為瀝青鈾礦，以顯微浸染狀、細(xì)脈狀、網(wǎng)狀和球粒狀的集合產(chǎn)出，適于酸法浸出。礦石性質(zhì)為流紋巖，致密、堅(jiān)硬、性脆，f = 8 ～ 12，密度 2． 47 t/m3，松散系數(shù) 1． 5，滲透系數(shù) 0． 0053 m/d。圍巖為熔凝灰?guī)r，巖性較軟，由于水云母化，具有可塑性，不透水、不透氣。

2 試驗(yàn)采場(chǎng)選擇及規(guī)模確定

試驗(yàn)采場(chǎng)的選擇應(yīng)盡量少掘采切工程、節(jié)省試采開支和不影響礦山正常生產(chǎn)，同時(shí)其規(guī)模應(yīng)具有代表性，按經(jīng)驗(yàn)確定試驗(yàn)規(guī)模為礦石質(zhì)量 3 000 t 左右。根據(jù)礦床目前的生產(chǎn)開拓現(xiàn)狀，35 m 階段的開拓工程及個(gè)別采場(chǎng)的采切工程較完善，故將試采水平確定為 35m 階段，選擇 8 － 2#采場(chǎng)西端 －62#～ － 64#線之間長(zhǎng) 6m 的塊段作為試采采場(chǎng)。8 － 2#采場(chǎng)原設(shè)計(jì)采用上向水平分層干式充填法，已完成了部分采切工程，60 m 中段運(yùn)輸主巷通過 6#穿脈和 10#穿脈和采場(chǎng)相通，并有無軌斜坡道通達(dá)采場(chǎng)，在 －64#線和 －60#線附近掘進(jìn)了 6#上山和 10#上山至35 m 中段，采場(chǎng)底部已形成高 3． 5 m 的拉底空間。

3 爆破筑堆工藝

3． 1 原地爆破浸出采鈾工藝流程

工藝流程為: 采準(zhǔn)切割→深孔鑿巖→爆破落礦筑堆→布液浸出→浸出液收集→離子交換回收鈾→采場(chǎng)尾渣處理。

3． 2 爆破落礦筑堆方法

由礦巖條件、擬定的爆破筑堆效果指標(biāo)( 礦石塊度小于 150 mm 的產(chǎn)率不低于 75%) 和大塊礦石浸出條件試驗(yàn)數(shù)據(jù)，試采礦段的爆破筑堆設(shè)計(jì)采用垂向切割槽分段小補(bǔ)償空間一次微差擠壓爆破方案。將采場(chǎng)沿階段高度劃分為兩個(gè)分段，在每個(gè)分段施工鑿巖平巷和切割天井( 切割槽) 。平行切割天井鉆鑿上向扇形排面深孔和平行拉槽孔，以切割天井和鑿巖平巷為爆破筑堆補(bǔ)償空間，以切割槽和上部礦堆為爆破指向，實(shí)行分段一次微差擠壓爆破落礦筑堆。

3． 3 采切工程

3． 3． 1 采場(chǎng)構(gòu)成要素 試驗(yàn)采場(chǎng)構(gòu)成要素見表 1。

3． 3． 2 采切工程布置 采準(zhǔn)切割布置示意如圖 1 所示。由于未構(gòu)筑混凝土假底，為了下階段開采而預(yù)留5． 5 m 高的底柱( 標(biāo)高 38． 5 ～ 44． 0 m) 。試驗(yàn)礦段傾角26°，平均厚度7． 1 m( 水平厚度14． 2 m) ，高度16 m( 標(biāo)高44． 0 ～60． 0 m) ，通過試驗(yàn)采場(chǎng)附近的6#脈外上山，在44 m 和52 m 標(biāo)高處掘進(jìn)分段聯(lián)絡(luò)巷、脈內(nèi)鑿巖平巷、切割平巷及天井，分段高度 8 m，結(jié)合60 m 和35m 階段已有工程，形成試驗(yàn)采場(chǎng)必需的井巷工程。

3． 3． 3 附產(chǎn)礦石的處理 在采切工程布置的設(shè)計(jì)階段既應(yīng)考慮到筑堆的需要，又要結(jié)合生產(chǎn)探礦的要求，尤其是爆破補(bǔ)償空間的分配要基本合理，以利于爆破的實(shí)施; 生產(chǎn)探礦要較精確地圈定礦體邊界及輪廓線，為爆破設(shè)計(jì)提供依據(jù)。采場(chǎng)切頂、脈內(nèi)鑿巖平巷及切割井巷的順采礦石質(zhì)量 697 t，擬采用地表堆浸工藝對(duì)其進(jìn)行處理。

3． 3． 4 爆破補(bǔ)償空間系數(shù) 爆破補(bǔ)償空間系數(shù)K 為:

3． 4 鑿巖施工

嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)炮孔布置所給定的座標(biāo)、方位、傾角進(jìn)行鑿巖施工。共施工切割孔 65 個(gè)，總延米深度487． 9 m，崩礦孔 103 個(gè)，總延米深度 874． 4 m，合計(jì)延米深度 1 362． 3 m，每米炮孔崩礦量 2． 53 t。

3． 5 爆破施工

主要鑿巖爆破參數(shù):炸藥單耗: q =1． 50 kg/m3。最小抵抗線: w =1． 1 m。孔底距: a =1． 75 m。排距: b = W =1． 1 m。炮孔直徑: d =65 mm?？卓诙氯L(zhǎng)度: L ＞0． 75W，計(jì)算得 L ＞0． 9 m。切割槽鑿巖爆破參數(shù):炸藥單耗: q =2． 7 kg/m3。排距: b =0． 8 m?？拙? a =1． 6 m。炮孔直徑: d =65 mm。采用非電復(fù)式起爆系統(tǒng)、孔內(nèi)延時(shí)?？變?nèi)全長(zhǎng)敷設(shè)導(dǎo)爆索、單發(fā)雷管。網(wǎng)絡(luò)連接形式為: 同段孔內(nèi)導(dǎo)爆索三角聯(lián)結(jié)，導(dǎo)爆管→主傳爆導(dǎo)爆索→火管雷管。主要爆破器材選擇見表 2。沿切割槽往采場(chǎng)邊界順序起爆，設(shè)計(jì)非電雷管為7 段，延時(shí) 25 ～ 150 ms，段間精度誤差 ± 10 ms。

3． 6 采場(chǎng)通風(fēng)

裝藥施工期間，采用局扇對(duì)作業(yè)面加強(qiáng)通風(fēng)，以保證施工的通風(fēng)安全。爆破后，立即開啟主扇進(jìn)行通風(fēng)，連續(xù)通風(fēng)時(shí)間不小于3 h，經(jīng)檢查確認(rèn)安全后才允許爆破作業(yè)人員進(jìn)入爆破作業(yè)地點(diǎn)。

3． 7 貧化損失

由于表外礦石混入較多，品位較低，經(jīng)計(jì)算貧化率為 12%，礦石損失率為 2． 6%。

3． 8 爆破落礦筑堆效果評(píng)價(jià)

采場(chǎng)實(shí)際筑堆礦石質(zhì)量 3 111 t，品位 0． 086%，鈾質(zhì)量 2． 644 t。為檢測(cè)筑堆效果，分別在44，52 和60 m3 個(gè)水平取樣進(jìn)行篩分，篩分結(jié)果見表 3。由表 3 可知礦堆 － 150 mm 粒級(jí)礦石產(chǎn)率為76. 63% ，各粒級(jí)礦石產(chǎn)率分布較合理，達(dá)到了預(yù)期的爆破筑堆指標(biāo)，這表明爆破落礦筑堆工藝試驗(yàn)是成功的。

4 采場(chǎng)礦堆浸出工藝

對(duì)于一個(gè)預(yù)先爆破形成的地下待浸礦堆，其空間形態(tài)、結(jié)構(gòu)便確定了，只能采取經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的布液方式來保證均勻浸出，根據(jù)該緩傾斜待浸礦堆條件( 傾角26°、高度16 m) 和需探索的技術(shù)問題，在浸出方式上考慮按先后順序，分別采用堆內(nèi)分段水平鉆孔布液和泡浸浸出方案，以探索各自的技術(shù)特點(diǎn)和適用性。

4． 1 分段水平鉆孔布液［3 －4］

為了減少布液工程量，決定不另開布液巷，而從6#上山向礦堆進(jìn)行分段水平鉆孔布液。將礦堆沿垂高劃分為 4 個(gè)布液水平，分段高度為 4 m，即礦堆上部爆破筑堆切頂空間的 60 m 水平和中部的 56，52，48 m 水平。60 m 水平采用噴淋布液，其余水平采用鉆孔布液，布液強(qiáng)度均為 15 ～25 L/( m2•h) ，布液孔呈扇形水平排面布置，孔底距 2 m，排面傾角為下向 5°，采用特制的專用鉆具施工，由 6#上山穿過圍巖進(jìn)入松散礦堆鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)位置，并安裝布液管( 25 mm × 2． 5 mm的聚乙烯管) ，布液點(diǎn)的網(wǎng)度為 2 m × 1 m。浸出工藝流程見圖 2。初期采用連續(xù)布液，后期采用間歇布液。歷經(jīng) 77d，其中由于某些原因以及間歇調(diào)整停止布液 35 d，實(shí)際布液 42 d，浸出鈾 0． 484 t，浸出率僅 18． 26%，而浸出液鈾濃度已降至 150 mg/L 左右，可見效果很不理想。究其原因，是因?yàn)樵谒缮⒌V堆中的布液孔施工工藝技術(shù)難度較大，多數(shù)布液孔的施工未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的深度，致使礦堆上盤存在大量浸出死角。因此決定停止鉆孔布液，采取泡浸浸出方式。

4． 2 泡浸浸出

首先對(duì)與采場(chǎng)相連的上下分段鑿巖平巷進(jìn)行封堵，并在下分段封堵墻預(yù)埋出液管，達(dá)到養(yǎng)護(hù)期后由上部60 m 水平注液直至礦堆飽和，浸泡一定時(shí)間由出液管放出浸出液，然后再補(bǔ)充溶浸劑。上分段鑿巖平巷由于封堵質(zhì)量問題，漏液較嚴(yán)重，因此決定只對(duì)下分段礦堆進(jìn)行泡浸浸出試驗(yàn)。該分段礦堆礦量 1 800 t，泡浸92 d，泡浸循環(huán)時(shí)間為2 ～4 d，布液量3450 m3，回收3 371 m3，浸出液回收率達(dá)到97．71%。泡浸期間浸出液鈾濃度變化幅度不大，近一半的時(shí)間維持在 0. 28 g/L左右，泡浸浸出鈾0．581 t，加上鉆孔布液浸出的 0．279 t( 按續(xù)浸礦量計(jì)) ，續(xù)浸礦堆段合計(jì)浸出鈾 0． 86 t，液計(jì)浸出率為56．21%。后由于影響其它采場(chǎng)采礦生產(chǎn)，暫停試驗(yàn)。根據(jù)上述浸出結(jié)果，可以確定泡浸是解決該礦床緩傾斜礦體布液浸出問題的方法之一，其水文地質(zhì)條件滿足泡浸所需的采場(chǎng)圍巖隔水性好的要求。

4． 3 集 液

浸出液經(jīng) 44 m 水平鑿巖平巷匯集至 6#上山，再由 6#上山導(dǎo)流至集液池。集液池設(shè)置在 35 m 中段 6#穿脈巷內(nèi)，容積為 50 m3。采用分段方式提升浸出液，將 35 m 中段集液池內(nèi)的浸出液輸送到 60 m 中段; 再從 60 m 中段輸送到地表中轉(zhuǎn)計(jì)量池; 經(jīng)計(jì)量、取樣分析后轉(zhuǎn)送到鈾回收車間貯液池。最后通過離子交換系統(tǒng)回收鈾。

5 結(jié) 語

1) 在緩傾斜鈾礦體中采取上向扇形深孔分段微差擠壓爆破落礦筑堆技術(shù)是可行的，深孔落礦的優(yōu)點(diǎn)是落礦強(qiáng)度大、效率高、安全性好，且藥量集中，采用微差擠壓爆破可促使礦石內(nèi)部微裂隙的擴(kuò)張發(fā)育，有利于礦石尤其是較大塊礦石的浸出。

2) 由于受松散礦堆中布液孔施工工藝技術(shù)的限制，分段水平鉆孔布液會(huì)使礦堆上盤留下大量浸出死角，必要時(shí)可在礦堆上盤適當(dāng)位置沿礦體走向施工布液巷，對(duì)礦堆上盤進(jìn)行鉆孔布液。在礦床水文地質(zhì)條件滿足泡浸所需的條件時(shí)，泡浸浸出是解決緩傾斜礦體布液浸出問題的有效途徑。

3) 采取采場(chǎng)礦堆底部巷道集液方法，充分利用了原有巷道工程，節(jié)省了建造集液池的工程量和費(fèi)用。浸出液經(jīng)天井導(dǎo)流全部匯流到集液池，該集液方法簡(jiǎn)易可行。試驗(yàn)期間的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，沒有發(fā)現(xiàn)浸出液跑漏現(xiàn)象，集液方法是成功的。

4) 該礦床原地爆破浸出采鈾技術(shù)試驗(yàn)研究取得成功，為低品位緩傾斜鈾礦床的開發(fā)利用和生產(chǎn)建設(shè)提供了依據(jù)和技術(shù)支持。