铀尾矿库滩面析出氡在覆土中运移的数值模拟

基于多孔介质模型及CFD方法,数值模拟了铀尾矿库滩面析出氡在覆土中的竖向运移及分布特性。结果表明:影响覆土中流体速度的主要因素是铀尾矿库滩面氡析出通量,覆土中氡通量随覆土高度增加呈指数规律降低;对于同一铀尾矿库滩面氡析出通量(10Bq/(m2·s)),低氡扩散系数(0.5×10-6m2/s)覆土中氡通量要远小于高扩散系数(3×10-6m2/s)覆土中氡通量,达到退役铀尾矿库氡析出通量的限定值0.74 Bq/(m2·s)所需的覆土高度前者为1.27 m,后者为3.45 m,前者仅为后者的36.8%;当覆土氡扩散系数为2×10-6m2/s、铀尾矿库滩面氡析出通量分别为2 Bq/(m2·s)和20 Bq/(m2·s)时,达到退役铀尾矿库氡析出通量的限定值0.74 Bq/(m2·s)所需的覆土高度分别为0.97 m和3.54 m,前者仅为后者的27.4%。     

低频振动对铀尾矿库滩面多层覆盖层控氡效果影响的研究

以湖南省某铀尾矿库为研究对象,基于自制的水平低频振动实验装置与铀尾矿库滩面缩尺模型,进行了水平单向低频振动研究,探究滩面多层覆盖层振动前后氡析出的规律.实验结果表明在单向振动4个频率条件及叠加振动4个频率条件下,模型表层随着频率的递增,裂隙逐步增大;当单一振动频率为25 Hz时,红土-石英砂-红土覆盖层振动后控氡率下降...     

含水率和粒度分形分布对铀尾矿库覆土层氡析出规律的影响研究

为了探究覆土层含水率和粒度分形分布对氡析出规律的影响,制备不同粒度分维值和含水率的覆土试样进行氡析出试验.根据氡产生的机理,设计一套氡测量装置并用局部静态法以测定相应覆土层表面的氡析出率.采用相关分析方法研究覆土层氡析出规律与含水率和分维值的关系,构建氡析出率与含水率和分维值之间的分段线性函数.结果表明:在相同含水率、不同粒度分形分布时,氡析出率随分维值增大而减小,并且当分维值增加到一定值时,氡析出率开始趋于稳定;在相同粒度分形分布、不同含水率时,氡析出率先是随着含水率增大而增大,但是当含水率增加到一定值时,氡析出率却开始减小.氡析出率会受到含水率和粒度分形分布的综合影响.     

体积含水率对铀尾矿氡析出率影响的试验研究

选取我国南方某铀尾矿库的自然尾矿样品,分析了其粒径分布和主要化学成分,设计并制作了测定铀尾矿氡析出率的室内试验装置,采用RAD7氡检测仪测定氡浓度,SM200水分仪测定铀尾矿的体积含水率,并阐述了试验步骤。采用对照试验的方法研究了体积含水率对铀尾矿氡析出率的影响规律。结果表明,随着体积含水率的增加,氡的析出率先上升,当铀尾矿体积含水率达到10%~12%时,氡析出率最高;之后,氡析出率随着铀尾矿体积含水率增加而下降。     

低频振动对高温类铀矿岩氡析出规律的影响研究

为了研究铀矿山采掘作业低频振动对高温铀矿围岩氡析出规律的影响,选取南方某铀尾矿砂、石英砂等原材料制备类铀矿岩试块,基于正交试验原理设计0~40 Hz与30~50℃两种因素条件下共计25组对比试验。试验结果表明:在一定时间范围内,单因素测量条件下低频振动与高温加热对试块的氡析出率均有提升作用,但是随着振动频率的上升,氡析出率会呈现一个先增大后减小的趋势,30 Hz时氡析出率达到最大值;在低频振动与高温持续加热耦合作用下,氡析出率变化呈三维立体曲面,在曲面振动频率30 Hz、试块测量温度为50℃位置时氡析出率达到最大值,试验结论可为铀矿井氡防护优化提供一定的参考。     

温度对多孔射气介质氡析出影响试验研究

为了研究围岩中温度对氡析出率的影响,选取某铀矿铀尾矿矿砂试样,根据相似准则设计并制作了测量多孔射气介质氡析出率的室内试验装置。采用RAD-7氡测量仪,运用等时间间隔取样方法测量氡浓度。采用对照试验的方法研究了温度对多孔射气介质氡析出率的影响规律。试验结果表明,在自然压力下,在温度为20℃到60℃范围内,随着温度的升高,多孔介质氡析出率逐渐增大,并且氡析出率与温度符合线性函数关系。     

铀尾矿滩面氡析出率与环境因素的灰色关联度分析

通过对衡阳市某铀尾矿滩面的氡析出率、大气温度、大气湿度、气压、γ剂量率、土壤含水率等环境物理量进行监测采集。应用灰色关联度分析法计算分析了其中各因素与氡析出率的关联度,结果发现在分辨系数为0.5的条件下,大气温度、大气湿度、气压、γ剂量率及土壤含水率与氡析出率的关联度分别为0.550 1,0.476 1,0.631 5,0.748 2和0.485 9,其中γ吸收剂量率对氡析出率关联度最大;而大气湿度的关联度最小。结合氡析出率的影响因素具有多重性的特点,试验研究成果可为以后探索氡析出率与各环境指标量的数学关系提供重要参考。     

平地型铀尾矿库氡大气扩散数值模拟及环境效应分析

以平地型铀尾矿库为研究对象,采用数值模拟方法,分析了铀尾矿库下风向的氡扩散和浓度分布,并预测了该地区常年主导风向下氡对公众所致的年有效剂量。结果表明,风速从0.5 m/s变化到2.0m/s时,氡在尾矿库下风向的积聚范围由5 000 m缩减为2 500 m,尾矿库下风向2 500 m距离以内的氡浓度降低较快,随着距离的增大,近地面区域氡浓度不断降低,5 000 m外氡浓度变化渐趋平缓。U10=0.5m/s时尾矿库下风向地区的氡浓度比其他风速下最高高出近43%。对照公众个人的年有效剂量标准,考虑风频风速影响,对氡的环境效应分析表明,低风速下现行标准中铀尾矿库防护距离的规定值偏小,应进行适当调整。     

铀尾矿充填体氡析出规律理论研究

堆浸铀尾矿用作地下充填法采场的充填料是处理铀尾矿的一种方法。将铀尾矿作为充填料时,其内残留的镭衰变产生的氡气会从其表面析出,污染井下作业环境。基于氡在介质中纯扩散的理论,研究了在尾矿介质孔隙率为0.3、铀尾矿中镭活度浓度为3 400 Bq/kg、干燥时铀尾矿的射气系数为0.1、铀尾矿的密度为2.5×103kg/m3的条件下,含水饱和度、孔隙率、覆盖层厚度等物理参数对铀尾矿充填体氡析出的影响规律。结果表明:无覆盖层时,含水饱和度在0~0.25的范围内,随含水饱和度增加,铀尾矿介质表面氡析出率先增加后减小,含水饱和度从0增加到0.12时,铀尾矿介质表面氡析出率从5 Bq/(m2·s)增加到11 Bq/(m2·s),含水饱和度从0.12增加到0.25时,铀尾矿介质表面氡析出率从11 Bq/(m2·s)减小到10.5 Bq/(m2·s);有覆盖层时,铀尾矿介质厚度为3 m,添加孔隙率为0.05的覆盖层,当覆盖层厚度从0增加到0.1 m时,介质表面氡析出率减小67.5%,当覆盖层厚度增加到0.5 m时,介质表面氡析出率减小91.8%。     

饱和水介质在超声作用下氡析出规律研究

本文采用自行设计的氡析出实验装置,开展了不同功率超声作用下的饱和水介质氡析出实验,研究铀矿石破裂前超声声发射与岩石氡异常规律。实验结果显示:超声作用对氡析出有明显影响,且随着超声功率的增加而增大,呈线性趋势。但随着实验时间的推移,氡析出逐渐恢复实验初始水平,超声作用结束30 min后,饱和水试块的氡析出能力相对初始时并没有显著的变化。实验结论为铀矿开采过程中氡的防护提供了理论依据。     

尾矿库洪水漫顶溃坝演化规律试验研究

为分析尾矿库洪水漫顶溃坝的演化规律,采用物理模型试验方法建立尾矿库漫顶溃坝演化模型。在自主研制的尾矿库溃坝模拟试验平台上,以国内某尾矿库为研究对象,基于非恒定水流泥沙非平衡非饱和冲刷机理,根据模型相似理论和溃决侵蚀模型原理,模拟尾矿库洪水漫顶溃坝过程,建立尾矿库漫顶溃坝演化模型。试验结果表明,尾矿库洪水漫顶溃坝位移与坝体饱和程度有关,坝体浸润线越高,尾矿库溃坝时滑动位移越大,溃口破坏程度取决于溢流对坝体的冲刷侵蚀作用;在该试验条件下,获得尾矿库洪水漫顶溃坝过程中坝体位移、浸润线高度、溃口最大流速和溃口的演化规律。降低坝体浸润线高度、增大安全干滩长度、铺设坝面引流明渠等措施有助于减少尾矿库洪水漫顶溃坝的灾害破坏。     

采空区氡的抽排

采空区中的氡对井下空气的污染,无论是铀矿或是非铀金属矿正日益被人们重视。苏联学者沙尔特柯夫估计,从松散岩体(矿石爆堆、充填料、采空区崩落的岩石)释放出来的氡量最高可占铀矿总氡析出量的60％。据资料介绍,云锡岩石表面氡析出率为8.65×10~(-12)～1.3×10~(-14)居里/米~2·秒,与一般只含有背景值镭的岩石的氡析出率相差不多,氡的主要来源是采空区,采空区内     

某铀尾矿库氡析出对安全防护距离影响分析

以某铀尾矿库为研究对象,从源的强度、当地气候、地形等,分析了铀尾矿库主要风频下风向区域的氡浓度分布,及其所致的公众年有效剂量。结果表明,高斯模式理论计算和实际测量结果比较吻合,说明氡在大气扩散的高斯模式理论计算只要参数选择合理此方法是可行的。以公众年有效剂量限值为标准,验证了该铀尾矿库辐射安全距离内居民的辐射剂量在国家限值标准以内,建议根据现场实际,合理地确定安全防护距离。     

独头巷道爆破后氡及炮烟的运移规律

为有效指导铀矿井下独头巷道掘进面爆破后通风排氡与排炮烟的设计与管理,基于质量守恒定律和置换通风理论,建立独头巷道内抛掷空间和风流末端氡及炮烟浓度随通风时间变化的计算模型。分析岩石铀品位、通风风量、岩壁氡析出率和巷道长度对氡浓度的影响,以及通风风量对炮烟浓度的影响。利用所建模型,分别提出满足氡浓度和CO浓度限值条件下,独头巷道排氡与排炮烟的理论最短通风时间的计算方法。结果表明:在相同参数条件下,由最短通风时间计算方法得到的排炮烟与排氡时间有差异,建议巷道爆破后的最短通风时间取二者中较大值。     

井下密闭工程对铀矿井通风降氡效果的影响

铀矿开采过程中氡不断地从矿岩裂隙、含氡矿井水、以及采空区和废弃巷道中析出.氡是铀矿开采中的主要有害因素。因此,铀矿井的通风不仅要为井下工人提供新鲜空气,创造舒适的工作条件,而且也是排氡的重要措施。在开采过程中,采掘工作不断扩大,采空区和废弃巷道越来越多,通风降氡的效果     

通风条件下留矿法采场氡迁移试验研究

为了掌握通风作用下铀矿山采场爆破铀矿石堆氡析出规律,以留矿法采场为对象,自制模拟采场颗粒堆积型射气介质氡析出的试验装置,选用我国南方铀矿山粒径小于6 mm的破碎铀矿石为样品,试验研究矿石堆高为20 cm和40 cm条件下,采场排风氡浓度和矿堆氡析出份额与通风方式与通风风量的关系。结果表明:采场排风氡浓度随着通风风量的增加而降低,矿堆氡析出份额随通风风量的增大而增大;同种通风方式和通风风量下,采用下行风的采场排风氡浓度和氡析出份额小于上行风;通风风量和风流方向相同时,中央通风采场排风氡浓度和矿堆氡析出份额均低于端部通风;相同风量下,中央通风采场作业空间单位长度的氡浓度增量大于端部通风。     

热-流-固耦合作用下铀尾矿库坝体稳定性数值模拟

为可靠评估铀尾矿坝的稳定性,以我国南方某铀尾矿坝为例,采用基于COMSOL软件的数值模拟方法,对坝体内温度、渗流和应力耦合进行建模分析,分别研究了自重应力、流-固耦合及热-流-固耦合作用下铀尾矿坝的稳定性,分析比较了安全系数、等效塑性及位移。结果表明,耦合降雨会使尾矿坝的安全系数下降4.7%,耦合温度后则进一步降低5.9%;单独改变降雨强度和温度,安全系数都会随之增大而减小,等效塑性应变随之增大而增大。总体而言,在强降雨和高温耦合天气下,该铀尾矿坝处于安全稳定状态,但长时间的强降雨和高温会降低铀尾矿库的安全系数。     

渗流-应力耦合作用下尾矿库稳定性的三维数值分析

尾矿坝稳定性分析对尾矿库运行具有重要的意义,数值模型的建立是尾矿库稳定性分析的关键因素之一。根据某尾矿库工程实际,利用3Dmine与Midas/GTS软件建立了三维数值模型,基于渗流-应力耦合机理,研究了干滩长度对尾矿库坝体稳定性的影响机理。结果表明:1)渗流作用对尾矿库稳定性影响较大;2)在渗流-应力耦合作用下,随干滩长度减小,尾矿坝孔隙水压力逐渐增大,而整体位移量逐渐减小,最大位移区域从尾黏土层逐渐扩大到尾粉土层,尾矿库安全系数逐渐减小;3)得出了适用于该尾矿库的干滩长度与安全系数之间的函数关系。数值模拟结果显示,洪水工况下尾矿库安全系数为1.112 5,小于《尾矿库安全技术规程》规定的二等坝安全系数1.15。因此,应加强尾矿库的安全管理,以保障尾矿库后期的安全运行。     

铀矿井排风放射性尾气在大气中扩散的数值模拟及实验研究

对某铀矿山排风尾气中核素氡在大气中的扩散进行数值模拟,同时建立了物理实验模型,在水槽中进行PIV实验.将数值模拟结果与实验结果进行了对比,发现两者能较好地吻合.结果表明,在排风井下风向200 m以内核素氡浓度衰减较快;随着下风向距离的增大,地面浓度不断降低,到了300 m的位置氡浓度变化缓慢;继续增大距离,地面浓度变化不大.研究方法及结论可以为铀矿区安全防护距离的科学制定提供一定的参考.     

略谈矿井排氡通风的特点

自然界中铀的分布极广,一切含铀的矿物和土壤,都能析出氡,所以在地下开采的非铀矿山和地下工程中,也有可能出现防氡的问题,为了保障广大职工身体健康和生命安全,必须将井下空气中的氡及其子体浓度降到放射防护规定的允许标准以下。放射防护规定:井下工作面空气中氡的最大允许浓度为1×10~(-10)居里/升,按“潜能值”表示氡子体最大允计浓度分4×10~4兆电子伏/升。经验证明,搞好矿井通风,是排氡、降低氡子体的主要有效手段。