某铀矿开发建设规划方案探究范文

摘要：在查阅某中型硬岩铀矿床地质报告、矿区资源储量核查报告和水冶工艺评价试验研究基础上，深入矿区对矿床建设条件、环境条件等进行了勘察和现场调研，初步确定了矿床的开发建设规划方案；并进行了技术经济分析，评价了矿床开发的可行性，对于矿床的开发建设具有一定的指导意义。

关键词：铀矿；开发建设；评价

铀矿开采是我国核工业系统中不可缺少的部分，也是天然铀生产领域最基础的行业。随着我国核电的大力发展，对天然铀金属需求日益增加［1］。我国铀矿开采行业经过几十年的发展，已探明的高品位、开采条件简单、水冶工艺成熟的铀矿资源大部分已经得到开采，而尚未进行开发的铀资源普遍存在品位低、地质条件复杂、水冶工艺不成熟、前期研究工作不够深入等问题，严重影响了我国天然铀产能的提高［2］。因此，如何科学地开发现已探明的铀资源，是铀矿开采行业面临的关键问题。为了提高天然铀产能，对某硬岩铀矿床进行了开发建设规划方案研究，以便为矿山开发提供技术支撑。

1矿床地质概况与资源可靠性评价

1．1矿床地质概况

［3］矿区位于扬子地台江南台隆湘东断隆川口－明月峰隆起北段，出露地层为中元古界冷家溪群，古生界泥盆系中上统、石炭系、二叠系，中生界三叠系下统及白垩系。岩浆岩为多期次侵入的丫江桥复式岩体，岩性以黑云母二长花岗岩为主。矿体主要由褶皱和断裂控制。主要褶皱为某向斜的一部分，矿床位于该向斜南西部转折端，向斜北西翼控制A地段铀矿体产出，南东翼控制B地段铀矿体产出。矿区北东－北北东向断裂最发育，为矿床主要控矿（储矿）断裂。矿床分为A地段和B地段，2个地段之间距离约760m。矿体成群出现，形成4个赋矿中心。除个别小矿体出露地表外，绝大多数为隐伏矿体，矿体埋深一般20～300m。主矿体长度一般90～417m，延深40～310m，以不规则脉状、似层状为主，少数呈透镜状；其他矿体为不规则小脉状、小透镜状、扁豆状、囊状等。主要矿体厚度一般1．5～3．0m，矿体倾角变化较大，倾角28°～74°。

1．2资源可靠性评价

某矿床为中型铀矿床，1977—1994年开展综合方法找矿、地质填图和深部揭露，1995年中止勘查，1996年提交普查地质报告。历年共施工探槽65481m3，井探61．9m，挖掘平硐10个，总掘进2314．4m，岩心钻探总钻探量为125849．7m。据铀矿地质勘查规范，矿床的勘查类型为复杂（Ⅲ）型。矿床勘探采用以钻探为主、硐探与槽探相配合联合揭露控制矿体，穿脉间距20～40m的矿体划为331类别；钻孔或穿脉间距40～80m的矿体划为332类别；工程间距80～160m的矿体划为333类别［4］。矿床总体勘查程度达到普查阶段要求，中心地段达到详查程度。该矿床勘查手段合理，基本查明了矿区地层、构造的分布规律，了解了矿体的形态、产状、规模、赋存状态，对矿岩的稳定性等开采技术条件进行了相关研究，对矿石类型进行了划分，大致了解了矿区水文地质、工程地质条件，工作和研究达到了普查阶段的要求。勘探类型Ⅲ类符合矿床实际，勘查手段选择适当，控制程度基本满足相应的储量级别要求。储量计算方法选择适当，各类参数确定合理，计算结果基本可靠。

2矿区建设条件评价

2．1矿区自然地理条件及交通条件

矿区属低山丘陵地形，区内植被茂盛，水系不甚发育，地形切割中等。矿区属中亚热带大陆性季风气候区，温暖潮湿，雨量充沛。矿区内无大的河流，区内植被主要为稻谷、杉木、楠竹。2．2交通运输条件矿区交通比较方便，省道横贯矿区中部，矿区距离市区直线距离38km，距火车站28km，矿区北面有高速公路。

2．3原材料、燃料、动力供应条件

项目建设和生产中所用爆破器材、建筑材料及其他辅助材料均可在矿区附近县城购买，矿区附近有一个煤矿，可以满足生产需求。矿区燃料动力主要为电和水。矿区附近有1个自来水厂，2个水库，水质都较好，可以用作矿床开采用水。新建的110kV高压线途经矿区，可以保证矿床生产和建设的需要。

2．4矿区社会环境评价

矿区地处低山丘陵地形。矿区经济不发达，以农业和林业为主。矿区内分布有3个自然村庄，大约有120户居民，各个村民组分布较分散。矿区附近3km范围内没有自然、文物保护区及重要景观区，也没有高大建筑及重要文化设施等需要特别保护的区域。从矿区所在地的社会环境状况看，不利于矿床开发建设的各种工业设施布置，受限制的因素主要为矿区内3个自然村庄居民的房屋。

3矿床开发规划

3．1建设规模、服务年限

根据矿床的控制程度、资源／储量情况、开采技术条件、选用的采矿方法、采场生产能力等因素确定合理服务生产年限，初步拟定矿井建设规模为年产矿石量x万t。按确定的矿井生产规模，并考虑到生产的递增与下降，初步拟定矿井服务年限为20a。

3．2矿床开采初步方案

3．2．1开采方式由于矿体埋藏较深、矿体多、规模小，若采用露天开采，由于剥采比大，土石方工程量很大。因此从地形和赋存条件考虑，不适合采用露天开采，宜选用地下开采方式。

3．2．2开采顺序根据铀矿床的矿体赋存条件，按照生产均衡、大小兼顾、贫富兼采的原则安排开采顺序。总体上采用下行式开采顺序，即在倾向上由上往下，先采上中段矿体，后采下中段矿体；在走向上由远及近，后退式回采；对于相距较近的平行矿体，先采位于上盘的矿体，后采位于下盘的矿体。

3．2．3矿床开拓方案研究

3．2．3．1可选开拓方案根据铀矿床的具体条件，可以采用独立开拓方案和联合开拓方案。

3．2．3．2开拓方案介绍1）方案一：A地段和B地段独立开拓方案。在矿床A地段的中部位置和B地段的中部位置分别掘进竖井，A地段竖井长度为415m，B地段竖井长度为430m。2个地段各自形成自己的生产系统，生产和施工比较灵活，基建周期短，提升能力较大，可以尽快达产，通风系统相对简单。由于竖井距离矿体较近，开拓时各中段石门较短。采用独立开拓时，2个地段布置独立的开拓系统，各自需要一套提升系统。2个地段分别布置井口工业场地，每个井口工业场地单独征地，需要各自修建专门的运矿道路通往水冶厂和尾渣库，矿区生产调度管理比较复杂［5］。2）方案二：平峒－盲斜井联合开拓方案。利用原地质探矿时掘进的平硐，需要从平硐向东西两边分别开拓盲斜井，共需掘进2条盲斜井。斜井总长度为1400m。采用盲斜井提升时，各中段开拓时石门较短，斜井施工工艺相对简单，建设速度较快，单价比竖井低。采用斜井提升时，井筒比较长，提升能力较小，提升效率较低，提升和运行费用较高，生产安全性相对较差，通风阻力大，管理相对复杂。同时为了在矿床开采时能有效保护盲斜井，确保安全，需要在斜井穿过矿体处留保安矿柱，会造成一定的矿石损失。若本矿床采用盲斜井提升方案时，矿石损失量达20％以上。3）方案三：平峒－盲竖井联合开拓方案。利用原地质探矿时掘进的平硐，从平硐西侧向前掘进100m，再掘进盲竖井，竖井长度为415m。采用在矿体西侧布置西回风井，矿体东侧布置东回风井。采用盲竖井开拓时深部开拓工程量小，提升能力大，提升效率高，运行费用较低，生产安全性较好，人员、材料上下相对方便安全，管理相对简单，基建时3级矿量提交较快。竖井单价较高，施工工艺复杂，需要专业的施工队伍，开拓期间阶段石门较长［6］。

3．2．3．3开拓方案比选1）开拓方案定性分析。由于项目处于低山丘陵地，地形地貌复杂，几乎没有比较平坦的地段。方案一采取A地段和B地段分别布置工业场地，生产管理分散。2个地段布置独立的开拓系统，各自需要一套提升系统，采用2个深井开拓时建设投资过大。每个井口工业场地需要各自修建专门的运矿道路通往水冶厂和尾渣库。由于地形复杂，井口工业场地布置和新修道路存在很大困难，土石方量很大。方案一共需征地约8000m2，新修道路3．5km。同时为了满足环保的要求，涉及拆迁村民约35户，拆迁难度较大。从投资费用、场地选择、道路修建、环保、拆迁、管理等方面都存在很多问题。因此，排除方案一，选择方案二和方案三为备选方案。2）开拓方案综合分析。经现场勘查，原地质探矿时掘进的平硐附近地势比较平坦，可以布置井口工业场地。平硐口所需的工业场地较小，拆迁征地费用少，同时距离主干道较近，新修道路工程量较少。因此，初步选择原地质队探矿时掘进的平硐口布置采矿工业场地。从表1可以看出，方案三比方案二投资减少626万元，在综合成本上具有优势。而且盲竖井的生产管理较为方便、提升能力大、安全性好、经营成本相对较低。因此根据矿床地表地形条件、矿床建设规模、矿体赋存条件、环境保护、建设投资等综合考虑，矿床的开拓方案选择方案三：平峒－盲竖井开拓方案。

3．2．4采矿方法根据矿体的赋存条件和开采技术条件，推荐的主要采矿方法为上向进路干式充填法，如图1所示。上向进路干式充填法采场沿矿体走向布置，采场中段高度为40m，采场长度为40m，宽度为矿体厚度。中段运输巷布置在矿体下盘，天井布置在矿脉内，回采时作为通风和充填井，底部预留5～6m高的底柱，此部分矿石由下一中段的相应采场兼采，不留顶柱。溜矿及行人通风井随上采顺路架设。在采准工程施工完毕后，即可展开第一分层的切割拉底，兼作第一条回采进路；再以天井为中心由两端向中间后退式压顶至设计高度（3．5～4．0m），出矿完毕并架设好溜矿及行人井后，采用废石进行接顶充填。该分层作业结束后，接下来便可进入下一循环的回采过程［7］。

3．3矿石水冶工艺

3．3．1矿石类型和特征工业矿石类型按矿石的岩石学和岩石化学特征，以及矿石加工技术性能分为2大类：硅酸盐岩型和碳酸盐岩型。其中，硅酸盐岩型和硅酸－碳酸盐岩型混合矿石占储量的66．6％，碳酸盐岩型矿石占储量的33．4％。硅酸盐岩型矿石中的主要矿物是石英、长石、云母、黏土矿物等铝硅酸盐矿物。碳酸盐岩型矿石中的主要矿物是方解石及少量白云石。按矿石共生组合形式可分为沥青铀矿－方解石型、沥青铀矿－微晶石英型、沥青铀矿－紫黑色萤石型、沥青铀矿－多金属硫化物型、沥青铀矿－绿泥石型、单铀型（沥青铀矿、铀黑）以及次生铀矿物等7种。矿石矿物主要为沥青铀矿、铀黑、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿以及赤铁矿、菱铁矿等；其次为辉铜矿、黝铜矿、斑铜矿以及铜兰、砷钙铀矿、钙铀云母、铜铀云母等。脉石矿物为方解石、石英、萤石、绢云母、绿泥石、重晶石、长石、高岭土、水云母等。铀主要以单铀矿物形式存在，其次呈吸附状态存在。

3．3．2推荐工艺流程根据矿石特性和水冶评价试验结果，推荐硅酸盐岩型铀矿石采用酸法处理，水冶工艺流程为：破碎－串联堆浸浸出－离子交换吸附－淋洗－碱法循环沉淀产品。推荐水冶废水处理工艺为：氯化钡除镭－石灰中和除铀和重金属。水冶评价试验结果表明：硅酸盐岩型铀矿石采用酸法浸出时，酸耗较低，矿石水冶总回收率在85％以上，属于技术上可行、经济上合理的可利用资源类型，具有工业利用价值［8］。对于碳酸盐岩型矿石，只有地质队进行过简单的水冶试验。针对该类铀矿的水冶试验较少，建议矿床开发前进行相关的水冶工艺研究，或进行2种类型混合矿的水冶工艺研究。

4矿区总体布置方案

4．1总平面布置原则

在厂址选择的基础上，根据生产工艺流程，综合利用地形、风向等环境条件，合理布置区域内的建构筑物、道路和工程管线等物项。总图运输布置力求功能分区明确、布局紧凑，满足运输要求，使得物流顺畅，管线短捷。做到充分利用现有设施，节约用地，满足生产、使用、安全和卫生等要求，并严格执行国家防火等规范。

4．2总体布置方案

总体布置一般是在厂址选择的基础上，考虑当地地形比较复杂，结合采矿、废石场及生活区等的相对位置，根据流线短捷、管理方便以及安全、卫生等要求，将各部分通过道路连接起来，形成一个整体。本建设项目包括：采矿工业场地、废石场和尾渣库、水冶厂和运矿公路4部分。项目总体布置方案概述如下：采矿工区位于矿床的中部，利用原地质探矿时掘进的平硐口形成的平台，布置采矿所需的建构筑物；水冶厂布置在A地段和B地段中部东侧，采矿工业场地东南方向740m处；废石场和尾矿库位于采矿工业场地西南侧地形呈“凹”型的山沟，其下方修建挡土墙，将废石和尾渣拦截在一定范围内；生活区利用原地质队的工区宿舍，不再新建生活区。

5初步效果分析

5．1技术指标

采矿损失率5％，采矿贫化率15％，水冶总回收率85％。矿井建设规模为年产矿石量x万t。矿井服务年限为20a（其中建设期2a，达产期1a，稳产期15a，减产期2a）。采矿方法：上向进路干式充填法。水冶工艺：酸法浸出、碱法浸出。

5．2技术经济分析

工程主要建设内容为工程的采矿部分、水冶厂、废石场和尾渣库、总图工程以及与之配套的辅助和服务性工程等。通过投资估算，项目年利润约1100万元，项目投资内部收益率为（所得税后）9．57％。从经济效益分析，矿床开发收益一般，投资开发建设具有一定的风险。

6结论与建议

1）矿床勘查程度较低。建议开发时，首先开展探矿工作，提高矿床的勘查程度，开展对矿床地质条件的研究。2）矿区外部建设条件较好，交通比较方便，原材料、燃料、动力供应充足，可以保证矿床生产和建设的需要。3）矿床开发过程中可能涉及到拆迁问题。建议项目开发时，提前做好当地村民和政府的相关工作。4）矿床有硅酸盐岩型和碳酸盐岩型2种矿石类型。对于碳酸盐岩型矿石，只进行过简单的水冶试验，建议进行相关的水冶工艺研究。5）矿床开发收益一般，目前进行矿床的开发建设具有一定的风险，建议等铀价上涨到一定程度时再进行矿床的开发。

作者：宋丽霞1，2;张春晖1，2;寇子顺1，2;李秦1，2;张森永1，2;王跃洋1，2 单位：1．核工业北京化工冶金研究院，2.核工业衡阳研究设计工程有限公司