一种离子型稀土矿原位溶浸的注液渗流监测方法技术

本发明专利技术公开了一种离子型稀土矿原位溶浸的注液渗流监测方法，针对当前离子型稀土矿原位溶浸的注液渗流监测滞后和准确度较差现状，为避免因注液渗流引发原位溶浸开采的资源流失、山体滑坡和水土污染问题，以不同区域岩土物质组成、孔隙度、含水量、矿化度等在注液渗流过程产生的电阻率差异为基础，结合少量的地下水钻孔观测，实现注液区地下渗流迁移方向、汇流区域和影响范围的有效监测，为现场注液管理提供科学准确、可复制和可视化的注液渗流监测数据，有助于实现区域注液量及注液强度的科学管理，有助于实现注液渗流影响范围的提前防控，有助于提高矿山企业经济效益和生产技术水平。平。平。

【技术实现步骤摘要】
一种离子型稀土矿原位溶浸的注液渗流监测方法


[0001]本专利技术属于离子型稀土原位溶浸开采
，具体涉及一种离子型稀土矿原位溶浸开采过程中的注液区地下渗流监测方法。

技术介绍

[0002]离子型稀土矿在我国1969年首次发现并命名，是一种以中重稀土元素为主的稀土矿床，是全球稀土资源的重要组成部分。广泛分布于我国华南地区，其中稀土离子以离子形式吸附在高岭土、蒙脱石、伊利石等黏土矿物上，可用氯化钠、硫酸铵、硫酸镁等电解质淋洗出来。
[0003]目前，离子型稀土主要采用原位溶浸工艺开采，是通过注液孔将电解质溶液注入稀土矿层，浸液渗流通过矿层并从黏土矿物中有选择地浸出稀土离子生成可溶性化合物，并收集可溶性化合物的采矿方法。该工艺不砍伐林木、不剥离表层覆土、不破坏矿体，劳动强度小，生产成本低，且可充分利用低品位稀土资源，是较为高效环保经济的开采方式。
[0004]在实际的离子型稀土矿原位溶浸注液生产过程中，生产管理人员主要依靠渗透系数、矿层厚度和饱和含水量等水文试验参数进行饱和式灌注，对浸液进入矿层后的渗流迁移过程缺少高精度的监测措施，仅依靠现场的区域露头水位、山行地势和收液巷道出水情况对地下注液渗流情况进行推断和调整，对注液管理人员的经验性要求极高；因此，在注液生产过程中，由区域地层的水文参数差异和注液管理不当导致山体滑坡或局部渗漏流失的现象时有发生，给矿区及周边公众的生命健康和生态环境带来较大影响。
[0005]针对当前离子型稀土矿原位溶浸的注液渗流监测方法滞后性和准确度较差现状，为避免因注液渗流引发原位溶浸开采的资源流失、山体滑坡和矿区水土污染问题，在多次现场试验总结基础上，本专利技术以不同渗流区域岩土物质组成、孔隙度、含水量、矿化度等在注液过程产生的电阻率差异为基础，结合少量的地下水观测孔，提出一种离子型稀土矿原位溶浸的注液渗流监测方法。该方法可有效解决现有地下渗流迁移方向、汇流区域和影响范围严重依赖注液管理人员经验的生产难题，为现场的注液管理提供科学准确、可复制和可视化的注液渗流监测数据，有助于实现区域注液量及注液强度的科学管理和注液渗流影响的提前防控。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种离子型稀土矿原位溶浸的注液渗流监测方法，基于浸液电解质的低电阻特性，以不同渗流区域岩土物质组成、孔隙度、含水量、矿化度等在注液过程产生的电阻率差异，结合原位溶浸开采的技术特点，合理运用高密度电阻率法、数值处理和钻孔地下水观测技术手段形成优势互补；可解决离子型稀土原位溶浸开采过程中，严重依靠注液管理人员生产经验的技术难题，依据局部水文试验参数指导整体开采区域的注液管理问题，以及因地下渗流监测手段不足导致地下渗流情况判定和注液调控滞后等带来的生产安全隐患问题。
[0007]本专利技术提供的技术方案如下：一种离子型稀土矿原位溶浸的注液渗流监测方法，其步骤在于：A、实施注液前，依据矿区地质条件和开采区范围铺设电极和电缆，以高密度电阻率法采集区内各监测线的初始电阻率特征数据，并布设渗流监测钻孔；B、实施注液后，固定时间间隔对渗流监测钻孔进行观测，并以高密度电阻率法采集区内各监测线的电阻率特征数据变化；C、基于离子型稀土矿开采区地形参数、岩土样品的电阻率物性参数和渗流监测钻孔水样的电阻率物性参数，对步骤A采集的各监测线的初始电阻率特征数据和对步骤B采集的各监测线的实时电阻率特征数据分别进行约束反演处理；D、解译步骤C获得的反演结果，建立监测线的电阻率变化与注液渗流迁移的对应关系，形成以时间为主线的可视化注液渗流变化数据资料；E、定期分析注液渗流变化数据资料，获取注液渗流在水平、垂直方向上的迁移趋势，预测渗流汇集区域和影响范围，指导开采区注液管理和防控方案设计。
[0008]进一步的，步骤A中，所述矿区地质条件至少包括：地质构造背景、地理环境特征、接地条件和开采历史；所述电极和电缆主要用于电阻率特征数据采集；所述渗流监测钻孔主要用于水位监测与水样采集。
[0009]进一步的，步骤A及步骤B中，在进行高密度电阻率法采集电阻率特征数据前至少需检测电缆通电情况、电极接地状况、确定测量装置和测量参数，以确保电阻率特征数据采集条件的一致性。
[0010]进一步的，步骤B中，实施注液后需确保各注液孔液位在较低位置，确保不形成地表径流，以避免电阻率测量过程中的短路和触电风险。
[0011]进一步的，步骤B中，渗流监测钻孔观测和高密度电阻率法为同步进行的，所述固定时间间隔一般为24小时。
[0012]进一步的，步骤C中，开采区地形参数需用高精度RTK（精度达到0.1m以上）进行测量，比例尺不小于1:2000，需测定未被注液浸泡和被注液浸泡后的岩土样品电阻率参数，需测定不同注液含量的水样电阻率参数。
[0013]进一步的，步骤C中，各监测线电阻率数据的约束反演处理是指：利用Res2Dinv等软件将各监测线上固定点位深度的岩土及水样电阻率实测数值带入反演计算过程，以获得更接近真实值的电阻率成像色谱图；需注意的是在各监测线的电阻率数据处理过程中，需保持阻尼系数、滤波比和计算网格等参数的一致性。
[0014]进一步的，步骤D中，监测线电阻率变化与注液渗流迁移的对应关系是基于注液渗流中电解质改变开采区岩土及地下水的电阻率物性参数，从而以电阻率变化趋势指示注液渗流迁移趋势。上述对应关系在电阻率成像色谱图中可反应出渗流迁移方向、汇集区域和渗流影响范围。
[0015]进一步的，步骤D中，以时间为主线的可视化注液渗流变化数据资料是指：将各时间点的电阻率成像色谱图用Voxler等三维可视化软件处理，形成整个开采区范围的注液渗流变化三维透视图。
[0016]进一步的，步骤E中，开采区注液强度管理和防控方案设计是指：依据所述注液渗流变化数据进行趋势预测，圈定渗流汇集区域，调节各注液孔的注液量，并在可能出现液体
渗漏流失的区域增设防渗帷幕、导流孔或抽提井。
[0017]本专利技术的有益效果如下：1、采用高密度电阻率法测量注液区岩土水的电阻率物性参数变化，获取注液区域地下渗流迁移扩散过程数据，可有效解决注液管理人员依据局部水文试验参数和表观现象指导生产注液管理的难题；2、通过少量钻孔地下水观测数据，有效提升了高密度电阻率法测量数据的反演计算精度，获得更接近真实情况的电阻率成像色谱图；3、以时间线切片方式，获得注液渗流在地下空间的迁移特征，并通过三维可视化软件进行直观展示，为现场的注液管理提供科学准确、可复制和可视化的注液渗流监测数据，降低对注液管理人员的生产经验要求；4、本专利技术广泛适用于各类型的离子型稀土矿山，可清晰直观展示注液过程中的渗流迁移的方向、汇流的区域和渗流影响范围，支撑原位溶浸开采的注液强度管理和防控措施建设，有助于提前预警山体滑坡和矿区水土污染等生产安全隐患。
[0018]附图说明
[0019]图1为本专利技术具体实施方式的工作流程步骤示意图。
[0020]图2为高密度电阻率法探深与测线关系示意图。
[0021]图3为注液渗流高密度电阻率法测量结果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子型稀土矿原位溶浸的注液渗流监测方法，其特征在于包括以下步骤：A、实施注液前，依据离子型稀土矿的矿区地质条件和开采区范围铺设电极和电缆，然后以高密度电阻率法采集矿区内各监测线的初始电阻率特征数据，并布设渗流监测钻孔；B、实施注液后，固定时间间隔对渗流监测钻孔进行观测，并同时以高密度电阻率法采集矿区内各监测线的电阻率特征数据变化；C、基于离子型稀土矿开采区地形参数、岩土样品的电阻率物性参数和渗流监测钻孔水样的电阻率物性参数，对步骤A采集的各监测线的初始电阻率特征数据和对步骤B采集的各监测线的实时电阻率特征数据分别进行约束反演处理；D、解译步骤C约束反演处理获得的反演结果，建立各监测线的电阻率变化与注液渗流迁移的对应关系，形成以时间为主线的可视化注液渗流变化数据资料；E、定期分析注液渗流变化数据资料，获取注液渗流在水平、垂直方向上的迁移趋势，预测渗流汇集区域和影响范围，指导开采区注液管理和防控方案设计。2.根据权利要求1所述的离子型稀土矿原位溶浸的注液渗流监测方法，其特征在于：步骤A中，所述矿区地质条件至少包括地质构造背景、地理环境特征、接地条件和开采历史，所述电极和电缆用于电阻率特征数据采集，所述渗流监测钻孔主要用于水位监测与水样采集。3.根据权利要求1所述的离子型稀土矿原位溶浸的注液渗流监测方法，其特征在于：步骤A及步骤B中，在以高密度电阻率法采集电阻率特征数据前至少需检测电缆通电情况、电极接地状况、确定测量装置和测量参数，以确保电阻率特征数据采集条件的一致性。4.根据权利要求1所述的离子型稀土矿原位溶浸的注液渗流监测方法，其特征在于：步骤B中，实施注液后需确保各注液孔液位低于地表3m以上，确保不形成地表...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒荣波，李超，程蓉，
申请(专利权)人：中国地质科学院矿产综合利用研究所，
类型：发明
国别省市：