松散破碎射氣介質(zhì)中氡運(yùn)移的氣液兩相耦合模型及其工程應(yīng)用.pdf

1、原地爆破浸出采鈾工藝是一種高效、經(jīng)濟(jì)的鈾礦開(kāi)采技術(shù)，它在低品位硬巖型鈾礦資源的開(kāi)發(fā)中具有廣闊的應(yīng)用前景。但其引起的井下氡污染已成為迫切需要解決的問(wèn)題。原地爆破浸出采場(chǎng)鈾礦堆中氡的運(yùn)移規(guī)律研究是原地爆破浸出采鈾礦山通風(fēng)防氡、控氡的重要基礎(chǔ)研究課題，對(duì)于促進(jìn)鈾礦安全生產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)鈾礦資源的綠色開(kāi)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(shí)際意義。
　　 論文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《松散破碎射氣介質(zhì)中氡運(yùn)移的多相多過(guò)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(chǎng)鈾礦堆抽象為松散破碎射氣介質(zhì)，通過(guò)理論分析、模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬以及某原地爆破浸出采鈾采場(chǎng)的工程應(yīng)用，取得的創(chuàng)新性研究成果如下:
　　 (1)研制出了獲得國(guó)家發(fā)明專利的松散破碎射氣介質(zhì)多功能滲流試驗(yàn)裝置。根據(jù)原地爆破浸出采場(chǎng)鈾礦堆的粒級(jí)分布特征，采用Rosin-Rammler分布公式，選配了七組不同級(jí)配的試樣，采用所研制的試驗(yàn)裝置，進(jìn)行了氣液（水）兩相滲流試驗(yàn)研

3、究，研究了特征粒徑、粒徑分布指數(shù)對(duì)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(yàn)結(jié)果，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(yù)測(cè)氣液（水）兩相有效滲透率的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(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(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)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(guó)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(cè)量裝置及計(jì)算方法。根據(jù)Rosin-Rammler分布，選配了七組不同級(jí)配的試樣，采用所研制的試驗(yàn)裝置，測(cè)量了七組試樣的氡濃度隨時(shí)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(duì)瞬態(tài)氡析出能力的影響。
　　 (4)利用瞬態(tài)氡析出能力試驗(yàn)結(jié)果，采用自適應(yīng)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(yù)測(cè)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(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)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(yùn)移的擴(kuò)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(yùn)移的氣液兩相耦合數(shù)學(xué)模型。
　　 (6)采用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)方法進(jìn)行了某原地爆破浸出采鈾礦山的采場(chǎng)鈾礦堆中氡運(yùn)移的數(shù)值模擬，得到了鈾礦堆中氡的濃度分布和氡的運(yùn)移析出規(guī)律，為原地爆破浸出采鈾礦山的控