松散破碎射氣介質(zhì)中氡運移的氣液兩相耦合模型及其工程應用.pdf

1、原地爆破浸出采鈾工藝是一種高效、經(jīng)濟的鈾礦開采技術(shù)，它在低品位硬巖型鈾礦資源的開發(fā)中具有廣闊的應用前景。但其引起的井下氡污染已成為迫切需要解決的問題。原地爆破浸出采場鈾礦堆中氡的運移規(guī)律研究是原地爆破浸出采鈾礦山通風防氡、控氡的重要基礎研究課題，對于促進鈾礦安全生產(chǎn)、實現(xiàn)鈾礦資源的綠色開采和鈾礦冶工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著重要的理論意義和工程實際意義。
　　 論文在國家自然科學基金項目《松散破碎射氣介質(zhì)中氡運移的多相多過程耦合作用模型

2、及數(shù)值模擬研究》(No.10575048)的資助下，將原地爆破浸出采場鈾礦堆抽象為松散破碎射氣介質(zhì)，通過理論分析、模型試驗、數(shù)值模擬以及某原地爆破浸出采鈾采場的工程應用，取得的創(chuàng)新性研究成果如下:
　　 (1)研制出了獲得國家發(fā)明專利的松散破碎射氣介質(zhì)多功能滲流試驗裝置。根據(jù)原地爆破浸出采場鈾礦堆的粒級分布特征，采用Rosin-Rammler分布公式，選配了七組不同級配的試樣，采用所研制的試驗裝置，進行了氣液（水）兩相滲流試驗研

3、究，研究了特征粒徑、粒徑分布指數(shù)對其中氣液（水）兩相滲流的影響。
　　 (2)利用松散破碎射氣介質(zhì)氣液（水）兩相滲流試驗結(jié)果，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法，建立了根據(jù)特征粒徑、粒徑分布指數(shù)、孔隙率、含水飽和度預測氣液（水）兩相有效滲透率的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ANN)模型;采用量綱分析方法，建立了根據(jù)松散破碎射氣介質(zhì)氣液兩相模型試驗結(jié)果預測松散破碎射氣介質(zhì)原型氣液兩相有效滲透率的方法。
　　 (3)研制并建立了獲得國家發(fā)明專利的松散破碎

4、射氣介質(zhì)瞬態(tài)氡析出能力測量裝置及計算方法。根據(jù)Rosin-Rammler分布，選配了七組不同級配的試樣，采用所研制的試驗裝置，測量了七組試樣的氡濃度隨時間的變化，研究了特征粒徑、粒徑分布指數(shù)、礦石含水率、氡濃度對瞬態(tài)氡析出能力的影響。
　　 (4)利用瞬態(tài)氡析出能力試驗結(jié)果，采用自適應神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)(ANFIS)，建立了根據(jù)氡濃度、特征粒徑、粒徑分布指數(shù)和礦石含水率預測瞬態(tài)氡析出能力的ANFIS模型;采用量綱分析方法，建立了根

5、據(jù)松散破碎射氣介質(zhì)瞬態(tài)氡析出能力模型試驗結(jié)果預測松散破碎射氣介質(zhì)原型瞬態(tài)氡析出能力的方法。
　　 (5)基于多孔介質(zhì)中的氣液兩相滲流理論、氡運移的擴散-滲流理論、放射性衰變理論以及氡的溶解規(guī)律，建立了松散破碎射氣介質(zhì)中氡運移的氣液兩相耦合數(shù)學模型。
　　 (6)采用計算流體力學(CFD)方法進行了某原地爆破浸出采鈾礦山的采場鈾礦堆中氡運移的數(shù)值模擬，得到了鈾礦堆中氡的濃度分布和氡的運移析出規(guī)律，為原地爆破浸出采鈾礦山的控