某鈾礦開發建設規劃方案探究范文

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摘要：在查閱某中型硬巖鈾礦床地質報告、礦區資源儲量核查報告和水冶工藝評價試驗研究基礎上，深入礦區對礦床建設條件、環境條件等進行了勘察和現場調研，初步確定了礦床的開發建設規劃方案；并進行了技術經濟分析，評價了礦床開發的可行性，對于礦床的開發建設具有一定的指導意義。

關鍵詞：鈾礦；開發建設；評價

鈾礦開采是我國核工業系統中不可缺少的部分，也是天然鈾生產領域最基礎的行業。隨著我國核電的大力發展，對天然鈾金屬需求日益增加［1］。我國鈾礦開采行業經過幾十年的發展，已探明的高品位、開采條件簡單、水冶工藝成熟的鈾礦資源大部分已經得到開采，而尚未進行開發的鈾資源普遍存在品位低、地質條件復雜、水冶工藝不成熟、前期研究工作不夠深入等問題，嚴重影響了我國天然鈾產能的提高［2］。因此，如何科學地開發現已探明的鈾資源，是鈾礦開采行業面臨的關鍵問題。為了提高天然鈾產能，對某硬巖鈾礦床進行了開發建設規劃方案研究，以便為礦山開發提供技術支撐。

1礦床地質概況與資源可靠性評價

1．1礦床地質概況

［3］礦區位于揚子地臺江南臺隆湘東斷隆川口－明月峰隆起北段，出露地層為中元古界冷家溪群，古生界泥盆系中上統、石炭系、二疊系，中生界三疊系下統及白堊系。巖漿巖為多期次侵入的丫江橋復式巖體，巖性以黑云母二長花崗巖為主。礦體主要由褶皺和斷裂控制。主要褶皺為某向斜的一部分，礦床位于該向斜南西部轉折端，向斜北西翼控制A地段鈾礦體產出，南東翼控制B地段鈾礦體產出。礦區北東－北北東向斷裂最發育，為礦床主要控礦（儲礦）斷裂。礦床分為A地段和B地段，2個地段之間距離約760m。礦體成群出現，形成4個賦礦中心。除個別小礦體出露地表外，絕大多數為隱伏礦體，礦體埋深一般20～300m。主礦體長度一般90～417m，延深40～310m，以不規則脈狀、似層狀為主，少數呈透鏡狀；其他礦體為不規則小脈狀、小透鏡狀、扁豆狀、囊狀等。主要礦體厚度一般1．5～3．0m，礦體傾角變化較大，傾角28°～74°。

1．2資源可靠性評價

某礦床為中型鈾礦床，1977—1994年開展綜合方法找礦、地質填圖和深部揭露，1995年中止勘查，1996年提交普查地質報告。歷年共施工探槽65481m3，井探61．9m，挖掘平硐10個，總掘進2314．4m，巖心鉆探總鉆探量為125849．7m。據鈾礦地質勘查規范，礦床的勘查類型為復雜（Ⅲ）型。礦床勘探采用以鉆探為主、硐探與槽探相配合聯合揭露控制礦體，穿脈間距20～40m的礦體劃為331類別；鉆孔或穿脈間距40～80m的礦體劃為332類別；工程間距80～160m的礦體劃為333類別［4］。礦床總體勘查程度達到普查階段要求，中心地段達到詳查程度。該礦床勘查手段合理，基本查明了礦區地層、構造的分布規律，了解了礦體的形態、產狀、規模、賦存狀態，對礦巖的穩定性等開采技術條件進行了相關研究，對礦石類型進行了劃分，大致了解了礦區水文地質、工程地質條件，工作和研究達到了普查階段的要求?？碧筋愋廷箢惙系V床實際，勘查手段選擇適當，控制程度基本滿足相應的儲量級別要求。儲量計算方法選擇適當，各類參數確定合理，計算結果基本可靠。

2礦區建設條件評價

2．1礦區自然地理條件及交通條件

礦區屬低山丘陵地形，區內植被茂盛，水系不甚發育，地形切割中等。礦區屬中亞熱帶大陸性季風氣候區，溫暖潮濕，雨量充沛。礦區內無大的河流，區內植被主要為稻谷、杉木、楠竹。2．2交通運輸條件礦區交通比較方便，省道橫貫礦區中部，礦區距離市區直線距離38km，距火車站28km，礦區北面有高速公路。

2．3原材料、燃料、動力供應條件

項目建設和生產中所用爆破器材、建筑材料及其他輔助材料均可在礦區附近縣城購買，礦區附近有一個煤礦，可以滿足生產需求。礦區燃料動力主要為電和水。礦區附近有1個自來水廠，2個水庫，水質都較好，可以用作礦床開采用水。新建的110kV高壓線途經礦區，可以保證礦床生產和建設的需要。

2．4礦區社會環境評價

礦區地處低山丘陵地形。礦區經濟不發達，以農業和林業為主。礦區內分布有3個自然村莊，大約有120戶居民，各個村民組分布較分散。礦區附近3km范圍內沒有自然、文物保護區及重要景觀區，也沒有高大建筑及重要文化設施等需要特別保護的區域。從礦區所在地的社會環境狀況看，不利于礦床開發建設的各種工業設施布置，受限制的因素主要為礦區內3個自然村莊居民的房屋。

3礦床開發規劃

3．1建設規模、服務年限

根據礦床的控制程度、資源／儲量情況、開采技術條件、選用的采礦方法、采場生產能力等因素確定合理服務生產年限，初步擬定礦井建設規模為年產礦石量x萬t。按確定的礦井生產規模，并考慮到生產的遞增與下降，初步擬定礦井服務年限為20a。

3．2礦床開采初步方案

3．2．1開采方式由于礦體埋藏較深、礦體多、規模小，若采用露天開采，由于剝采比大，土石方工程量很大。因此從地形和賦存條件考慮，不適合采用露天開采，宜選用地下開采方式。

3．2．2開采順序根據鈾礦床的礦體賦存條件，按照生產均衡、大小兼顧、貧富兼采的原則安排開采順序。總體上采用下行式開采順序，即在傾向上由上往下，先采上中段礦體，后采下中段礦體；在走向上由遠及近，后退式回采；對于相距較近的平行礦體，先采位于上盤的礦體，后采位于下盤的礦體。

3．2．3礦床開拓方案研究

3．2．3．1可選開拓方案根據鈾礦床的具體條件，可以采用獨立開拓方案和聯合開拓方案。

3．2．3．2開拓方案介紹1）方案一：A地段和B地段獨立開拓方案。在礦床A地段的中部位置和B地段的中部位置分別掘進豎井，A地段豎井長度為415m，B地段豎井長度為430m。2個地段各自形成自己的生產系統，生產和施工比較靈活，基建周期短，提升能力較大，可以盡快達產，通風系統相對簡單。由于豎井距離礦體較近，開拓時各中段石門較短。采用獨立開拓時，2個地段布置獨立的開拓系統，各自需要一套提升系統。2個地段分別布置井口工業場地，每個井口工業場地單獨征地，需要各自修建專門的運礦道路通往水冶廠和尾渣庫，礦區生產調度管理比較復雜［5］。2）方案二：平峒－盲斜井聯合開拓方案。利用原地質探礦時掘進的平硐，需要從平硐向東西兩邊分別開拓盲斜井，共需掘進2條盲斜井。斜井總長度為1400m。采用盲斜井提升時，各中段開拓時石門較短，斜井施工工藝相對簡單，建設速度較快，單價比豎井低。采用斜井提升時，井筒比較長，提升能力較小，提升效率較低，提升和運行費用較高，生產安全性相對較差，通風阻力大，管理相對復雜。同時為了在礦床開采時能有效保護盲斜井，確保安全，需要在斜井穿過礦體處留保安礦柱，會造成一定的礦石損失。若本礦床采用盲斜井提升方案時，礦石損失量達20％以上。3）方案三：平峒－盲豎井聯合開拓方案。利用原地質探礦時掘進的平硐，從平硐西側向前掘進100m，再掘進盲豎井，豎井長度為415m。采用在礦體西側布置西回風井，礦體東側布置東回風井。采用盲豎井開拓時深部開拓工程量小，提升能力大，提升效率高，運行費用較低，生產安全性較好，人員、材料上下相對方便安全，管理相對簡單，基建時3級礦量提交較快。豎井單價較高，施工工藝復雜，需要專業的施工隊伍，開拓期間階段石門較長［6］。

3．2．3．3開拓方案比選1）開拓方案定性分析。由于項目處于低山丘陵地，地形地貌復雜，幾乎沒有比較平坦的地段。方案一采取A地段和B地段分別布置工業場地，生產管理分散。2個地段布置獨立的開拓系統，各自需要一套提升系統，采用2個深井開拓時建設投資過大。每個井口工業場地需要各自修建專門的運礦道路通往水冶廠和尾渣庫。由于地形復雜，井口工業場地布置和新修道路存在很大困難，土石方量很大。方案一共需征地約8000m2，新修道路3．5km。同時為了滿足環保的要求，涉及拆遷村民約35戶，拆遷難度較大。從投資費用、場地選擇、道路修建、環保、拆遷、管理等方面都存在很多問題。因此，排除方案一，選擇方案二和方案三為備選方案。2）開拓方案綜合分析。經現場勘查，原地質探礦時掘進的平硐附近地勢比較平坦，可以布置井口工業場地。平硐口所需的工業場地較小，拆遷征地費用少，同時距離主干道較近，新修道路工程量較少。因此，初步選擇原地質隊探礦時掘進的平硐口布置采礦工業場地。從表1可以看出，方案三比方案二投資減少626萬元，在綜合成本上具有優勢。而且盲豎井的生產管理較為方便、提升能力大、安全性好、經營成本相對較低。因此根據礦床地表地形條件、礦床建設規模、礦體賦存條件、環境保護、建設投資等綜合考慮，礦床的開拓方案選擇方案三：平峒－盲豎井開拓方案。

3．2．4采礦方法根據礦體的賦存條件和開采技術條件，推薦的主要采礦方法為上向進路干式充填法，如圖1所示。上向進路干式充填法采場沿礦體走向布置，采場中段高度為40m，采場長度為40m，寬度為礦體厚度。中段運輸巷布置在礦體下盤，天井布置在礦脈內，回采時作為通風和充填井，底部預留5～6m高的底柱，此部分礦石由下一中段的相應采場兼采，不留頂柱。溜礦及行人通風井隨上采順路架設。在采準工程施工完畢后，即可展開第一分層的切割拉底，兼作第一條回采進路；再以天井為中心由兩端向中間后退式壓頂至設計高度（3．5～4．0m），出礦完畢并架設好溜礦及行人井后，采用廢石進行接頂充填。該分層作業結束后，接下來便可進入下一循環的回采過程［7］。

3．3礦石水冶工藝

3．3．1礦石類型和特征工業礦石類型按礦石的巖石學和巖石化學特征，以及礦石加工技術性能分為2大類：硅酸鹽巖型和碳酸鹽巖型。其中，硅酸鹽巖型和硅酸－碳酸鹽巖型混合礦石占儲量的66．6％，碳酸鹽巖型礦石占儲量的33．4％。硅酸鹽巖型礦石中的主要礦物是石英、長石、云母、黏土礦物等鋁硅酸鹽礦物。碳酸鹽巖型礦石中的主要礦物是方解石及少量白云石。按礦石共生組合形式可分為瀝青鈾礦－方解石型、瀝青鈾礦－微晶石英型、瀝青鈾礦－紫黑色螢石型、瀝青鈾礦－多金屬硫化物型、瀝青鈾礦－綠泥石型、單鈾型（瀝青鈾礦、鈾黑）以及次生鈾礦物等7種。礦石礦物主要為瀝青鈾礦、鈾黑、黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦以及赤鐵礦、菱鐵礦等；其次為輝銅礦、黝銅礦、斑銅礦以及銅蘭、砷鈣鈾礦、鈣鈾云母、銅鈾云母等。脈石礦物為方解石、石英、螢石、絹云母、綠泥石、重晶石、長石、高嶺土、水云母等。鈾主要以單鈾礦物形式存在，其次呈吸附狀態存在。

3．3．2推薦工藝流程根據礦石特性和水冶評價試驗結果，推薦硅酸鹽巖型鈾礦石采用酸法處理，水冶工藝流程為：破碎－串聯堆浸浸出－離子交換吸附－淋洗－堿法循環沉淀產品。推薦水冶廢水處理工藝為：氯化鋇除鐳－石灰中和除鈾和重金屬。水冶評價試驗結果表明：硅酸鹽巖型鈾礦石采用酸法浸出時，酸耗較低，礦石水冶總回收率在85％以上，屬于技術上可行、經濟上合理的可利用資源類型，具有工業利用價值［8］。對于碳酸鹽巖型礦石，只有地質隊進行過簡單的水冶試驗。針對該類鈾礦的水冶試驗較少，建議礦床開發前進行相關的水冶工藝研究，或進行2種類型混合礦的水冶工藝研究。

4礦區總體布置方案

4．1總平面布置原則

在廠址選擇的基礎上，根據生產工藝流程，綜合利用地形、風向等環境條件，合理布置區域內的建構筑物、道路和工程管線等物項。總圖運輸布置力求功能分區明確、布局緊湊，滿足運輸要求，使得物流順暢，管線短捷。做到充分利用現有設施，節約用地，滿足生產、使用、安全和衛生等要求，并嚴格執行國家防火等規范。

4．2總體布置方案

總體布置一般是在廠址選擇的基礎上，考慮當地地形比較復雜，結合采礦、廢石場及生活區等的相對位置，根據流線短捷、管理方便以及安全、衛生等要求，將各部分通過道路連接起來，形成一個整體。本建設項目包括：采礦工業場地、廢石場和尾渣庫、水冶廠和運礦公路4部分。項目總體布置方案概述如下：采礦工區位于礦床的中部，利用原地質探礦時掘進的平硐口形成的平臺，布置采礦所需的建構筑物；水冶廠布置在A地段和B地段中部東側，采礦工業場地東南方向740m處；廢石場和尾礦庫位于采礦工業場地西南側地形呈“凹”型的山溝，其下方修建擋土墻，將廢石和尾渣攔截在一定范圍內；生活區利用原地質隊的工區宿舍，不再新建生活區。

5初步效果分析

5．1技術指標

采礦損失率5％，采礦貧化率15％，水冶總回收率85％。礦井建設規模為年產礦石量x萬t。礦井服務年限為20a（其中建設期2a，達產期1a，穩產期15a，減產期2a）。采礦方法：上向進路干式充填法。水冶工藝：酸法浸出、堿法浸出。

5．2技術經濟分析

工程主要建設內容為工程的采礦部分、水冶廠、廢石場和尾渣庫、總圖工程以及與之配套的輔助和服務性工程等。通過投資估算，項目年利潤約1100萬元，項目投資內部收益率為（所得稅后）9．57％。從經濟效益分析，礦床開發收益一般，投資開發建設具有一定的風險。

6結論與建議

1）礦床勘查程度較低。建議開發時，首先開展探礦工作，提高礦床的勘查程度，開展對礦床地質條件的研究。2）礦區外部建設條件較好，交通比較方便，原材料、燃料、動力供應充足，可以保證礦床生產和建設的需要。3）礦床開發過程中可能涉及到拆遷問題。建議項目開發時，提前做好當地村民和政府的相關工作。4）礦床有硅酸鹽巖型和碳酸鹽巖型2種礦石類型。對于碳酸鹽巖型礦石，只進行過簡單的水冶試驗，建議進行相關的水冶工藝研究。5）礦床開發收益一般，目前進行礦床的開發建設具有一定的風險，建議等鈾價上漲到一定程度時再進行礦床的開發。

作者：宋麗霞1，2;張春暉1，2;寇子順1，2;李秦1，2;張森永1，2;王躍洋1，2 單位：1．核工業北京化工冶金研究院，2.核工業衡陽研究設計工程有限公司