TVU耦合作用对砂岩型铀矿岩氡析出影响的试验研究

采用自主设计的极端条件下多场耦合作用下氡析出测试装置,探究了在耦合作用下砂岩型类铀矿岩的氡析出规律。试验块以南方某铀尾矿砂为骨料,以高强水泥、精铁粉、蒸馏水为基础原料模拟衡阳汪家冲盆地白垩系砂岩。试验结果表明,析出罐内的试验块氡析出率与超声波功率呈线性增长。在激振器水平往复式振动作用下,氡析出率随频率增长而增加。在温度梯度的作用下,随着温度梯度递增,氡析出率也随之增大。在温度一定时,在低频振动和超声波共同作用下,试验组氡析出率的变化率趋于定值。通过正交试验方差分析,得出在三因素下,温度显著性最大,为控制氡析出提供了优先控制因素。     

压力梯度对多孔介质氡析出率影响的试验研究

利用自制的多孔介质氡渗流析出试验装置研究了不同压力梯度下介质低压与高压侧表面氡析出率的变化规律。试验结果表明:在压力梯度小于827.6Pa/m时,高压侧介质表面氡析出率随压力梯度的增大呈指数减小,低压侧介质表面氡析出率随压力梯度的增大呈线性增大;随着压力梯度的继续增大,介质两侧氡析出率趋于稳定。试验结果与理论值的比较表明,两者基本吻合。同时,压力梯度的增大在一定程度上导致介质总的氡析出率增大。     

红壤覆盖层性状对铀尾矿库滩面氡析出影响的试验研究

为探究红壤覆盖层性状(厚度、压实度等)对铀尾矿库滩面氡析出的影响特征,以铀尾矿库为对象,选用红壤和南方某铀尾矿库的尾砂为样品,采用自制模拟滩面覆盖层氡析出试验装置,对覆盖层厚度、压实度与氡析出率的关系进行了研究。试验结果表明:在压实度均为0.56时,随着覆盖层厚度从0增加到20cm,表面氡析出率逐渐降低;相同质量的覆盖层随着压实度从0.56增加到0.93,表面氡析出率先缓慢降低后大幅度降低;随着覆盖层压实度的增加,降氡系数先缓慢增大后快速增大。因此,红壤覆盖层厚度、压实度的增加,可降低氡扩散系数,从而降低铀尾矿库滩面的氡析出率。     

冲击作用下铀尾矿坝损伤与氡析出规律北大核心

冲击损伤会破坏铀尾矿坝体结构,给周边及下游人身财产安全带来潜在危害。通过自研水平冲击试验台开展铀尾矿库坝体冲击模拟试验,研究冲击速度逐级加载下坝体损伤特征及其坝体损伤氡析出规律。结果表明,冲击对坝体的损伤主要表现为表面单主裂隙发育和穿透破坏,穿透深度随冲击速度的增加而增加,红土层穿透破坏后的穿透深度的变化速度增大;红土层穿透前的氡浓度累积增长速率快于穿透后,穿透深度与整体氡析出率的规律呈现为缓慢上升(OA)-快速上升(AB)-趋于平稳(BC);穿透深度与降氡系数之间呈现快速下降到趋于平稳的规律,在红土层穿透后的3~7 cm穿透区间内降氡系数变化仅为2.94%。其结果可为铀尾矿库坝体安全稳定性研究提供参考。     

铀尾矿库退役治理有关氡析出率问题的探讨

就铀矿冶设施退役环境治理过程中涉及铀尾矿库中的大面积铀尾矿氡析出率的测量、计算及用覆盖方法控制氡析出率的有关问题进行了探讨。提出了大面积铀尾矿年平均氡析出率测量中应考虑选择合适的测量时间、布点网度、测量次数等,以消除由于气象因素、尾矿中镭质量分数的不均匀等对氡析出率测量带来的影响。指出比较经济、衫的控制氡析出率的方法是用土壤、砂砾石等天然材料进行覆盖,并对确定覆盖厚度的方法进行了现场试验及理论计算的比较与说明。     

基于核磁共振的铀尾砂固化体孔隙特征与氡析出率的试验研究

为了研究不同掺合料及掺量铀尾砂固化体孔隙特征与氡析出率之间的关系,分别采用15%、20%和25%的粉煤灰、矿渣粉或矿渣粉+粉煤灰对铀尾砂进行固化处理。采用核磁共振技术测量固化体试样的孔隙特征,并采用RAD7测氡仪测量试样的累积氡浓度,得出不同固化体试样的氡析出率。结果表明,随着掺合料掺量增加,核磁共振T₂分布曲线向左偏移,峰值幅度降低,试样内部孔隙逐渐演化为小孔径孔隙; 固化体试样的氡析出率与孔隙度均随掺合料掺量增加而逐渐降低,氡析出率与孔隙度之间呈正相关关系,25%掺量矿渣粉固化体试样的氡析出率与孔隙度最低,分别为0.136 Bq/(m²·s)和9.83%; 掺量相同时,孔隙度与氡析出率最低的为矿渣粉固化体试样,其次为粉煤灰+矿渣粉固化体试样,最后为粉煤灰固化体试样。研究结果可为实际工程中的铀尾砂固化处理提供理论参考依据。     

不同掺合料及掺量下铀尾矿水泥固化体力学性能及氡析出率测量实验研究

铀尾矿水泥固化过程中，经常会遇到混合不均匀而导致强度较低、氡析出率高等问题。为了改善固化体的性能，在固化体中掺入一些其他固化材料，例如粒化高炉矿渣、粉煤灰和生石灰等。通过调整固化体中掺合料的种类、掺量和养护龄期，测试铀尾矿水泥固化体的饱和含水率、力学强度和氡析出率等性能。实验结果表明：单掺粒化高炉矿渣、粉煤灰和生石灰时，铀尾矿固化体7 d、14 d和28 d龄期抗压强度、抗拉强度和抗剪强度均有所提高；从力学性能考虑，效果最好的是养护28 d掺量为25%粒化高炉矿渣固化体，其饱和含水率也最低；掺量越大氡析出率越低，但是效果最好的是掺入25%的粒化高炉矿渣，其次是掺入25%的粉煤灰。该研究成果可为今后铀尾矿库退役治理提供理论参考和决策依据。     

铀尾矿氡析出率的测量探讨

论述了在铀矿开采和水冶过程中,产生的大量废石和尾矿中含有铀、镭等放射性元素,并有高的氡析出率,需要进行治理以降低氡析出等带来的环境影响。探讨了铀尾矿氡析出率的测量方法、测量布点网度、测量时间及其影响因素。     

铁尾矿砂混凝土力学特性实验研究

通过对尾矿砂混凝土开展室内力学试验研究,分析不同含水率、颗粒粒径和干密度对尾矿砂混凝土的应力-应变曲线变化规律、黏聚力和内摩擦角的影响.结果表明:不同含水率尾矿砂混凝土的应力-应变曲线变化规律基本一致,都是随着应变的增大应力逐渐增大,当应变增大一定值时应力逐渐趋于平缓;同时,随着围压的增大,尾矿砂混凝土应力峰值点对应的应变值相对滞后.当尾矿砂混凝土的围压一定时,尾矿砂混凝土的应力-应变曲线变化规律和峰值应力的数值大致一样,故尾矿砂混凝土变形特性受含水率的影响作用较小,受到围压的影响作用较大;随着尾矿砂粒径的不断增大,尾矿砂混凝土的黏聚力呈现出增大变化规律,而内摩擦角却呈现出逐渐减小的变化规律;由于干密度越大,尾矿砂混凝土内部含有固体颗粒越多,尾矿砂混凝土就越加密实,进而使得颗粒之间的相互咬合力增大,在宏观上呈现出尾矿砂强度的提升.     

某铀尾渣库退役治理覆盖系统设计

结构合理的覆盖系统是有效降低铀尾矿(渣)库氡析出率的重要措施。在总结国内外铀尾矿(渣)库覆盖系统研究成果及发展历程的基础上,根据辽宁某铀尾渣库现场覆土降氡试验成果,提出该尾渣库退役治理多层覆盖系统结构型式设计,并确定了覆盖材料、厚度和组成。设计的覆盖系统结构型式简单,施工方便,满足将氡析出率降至规定限值以下的要求。     

RD固化剂对铀尾渣固化体力学及氡屏蔽性能的影响研究

选用市场常用的RD固化剂,配合水泥对河北省某铀矿的铀尾渣进行固化,研究了固化试块的力学性能和氡屏蔽性能,推导得出了最优氡屏蔽层计算公式;并对制作的屏蔽层开展了耐候性测试,分析了固化试块的微观机理。结果表明,在RD固化剂掺量0.08%、水泥掺量15%条件下形成的铀尾渣固化试块,其抗压强度可达3.0 MPa,氡析出率为0.39 Bq/(m²·s);在氡屏蔽固化层厚度为10 cm时,铀尾渣堆表面的氡析出率下降了81.2%。在模拟环境试验中,屏蔽层表面氡析出率未出现较大波动,稳定性好。     

酸性铀尾渣包裹技术与氡析出控制研究

通过对矿堆浸铀尾渣进行包裹试验,考察了高分子防水胶、家装面漆、冷再生乳化沥青、微表处乳化沥青、耐酸水泥5种包裹材料对尾渣氡析出控制的影响,进一步考察了微表处乳化沥青用量对尾渣控氡效果的影响。试验结果表明:微表处乳化沥青包裹控氡效果较好,其经济合理的用量范围为10%~12.5%,当用量为12.5%时,包裹试验10 h后,铀尾渣氡活度浓度下降45%;12.5%微表处乳化沥青与5%活性炭混合制成的复合材料对铀尾渣的氡析出控制效果显著,相比于空白试验,测试时间为10 h时,铀尾渣氡活度浓度降低了71%。     

基于小波降噪理论对低频振动的类铀矿岩氡析出规律研究

为研究铀矿井下采掘作业低频振动对铀矿岩氡析出的影响,自主研发了铀矿岩氡析出激振及测试系统,介绍了该测试系统的功能与操作方法。选取南方某铀尾矿砂、石英砂等原材料制备类铀矿岩试验块,开展空白组、10、20、30Hz不同振动频率下的累积氡活度浓度的测量,在Matlab平台上应用小波新阈值函数对原始数据进行优化处理,计算获得氡析出率。试验结果表明:小波阈值处理对累积氡活度浓度的降噪处理具有良好效果,其拟合斜率的相关系数大幅提升,达到0.976以上;对比空白组,所有试验组的氡累计浓度均有提高,其中频率为30Hz的试验组累计增长率最高,20Hz次之,10Hz最少;当振动频率提高到30Hz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。     

铀尾矿堆防氡覆盖分析

对铀尾矿堆的氡析出进行评价应采用全年全面积的平均氡析出率(?),即覆盖铀尾矿堆的防氡效率取决于该堆的性状、覆盖材料的性质和对空气渗流的控制程度。扩散系数小、孔隙度低、渗透性差的材料适于做覆盖材料。最后,文中给出了覆盖厚度的解析表达式。     

循环爆破荷载作用下类铀矿岩损伤与氡析出规律的实验研究

为了深入研究类铀矿岩在循环爆破荷载作用下的损伤及氡析出规律,首先制作了室内爆破装置,然后依据相似理论,以铀尾砂等为原材料制备了类铀矿岩来代替实际的铀矿岩,在室内制成250 mm×250 mm×200 mm的试块,在试块上设置25个测点,再对试块施加循环爆破荷载,直至试块完全破碎。利用非金属超声波检测仪测量试块每次爆破前后的纵波波速,并换算成对应的损伤值;同时,采用密闭腔体法测量试块爆破后的累积氡浓度,并计算出氡析出率。采用K-Means聚类算法计算出25个测点的权重,进而得到综合损伤变量。研究结果表明,随着爆破次数增加,矿岩损伤呈现出“倒S”形状,且氡析出率与矿岩损伤值的变化具有一致性。该研究可为今后铀矿开采过程中的氡辐射防护和岩体稳定性研究提供参考和借鉴。     

冻融循环作用下尾矿砂孔隙率变化规律研究

冻融循环作用对砂土的孔隙率和孔隙体积变化具有重要影响。采用压汞法对冻融作用下尾矿砂孔隙率和孔隙体积变化规律进行研究,使用分形维数定量表征冻融循环作用下尾矿砂内部孔隙结构变化。研究结果表明,冻融循环作用通过破坏尾矿砂颗粒的大小和改变尾矿砂颗粒间骨架结构是导致尾矿砂孔隙体积和孔隙率变化的主要原因,随着冻融循环作用次数的增加,尾矿砂孔隙体积呈现出非线性增大趋势,孔隙率呈先增大后减小再缓慢增大的趋势,孔隙分形维数先急速下降后缓慢升高最终趋于稳定;尾矿砂内部结构微结构调整出现在冻融循环前期。     

铀矿山通风降氡系统免疫粒子群优化控制研究

通风系统是铀矿山中降低氡浓度的最主要方式,重点研究与通风压力有关的氡析出量,从而达到通风降氡的目的。建立氡析出量与通风压力的关系方程,应用免疫粒子群优化算法实现通风降氡系统的最优控制,以降低氡及氡子体的析出率,改善井下作业环境。并以某铀矿山通风系统为例,实现了地下铀矿山通风系统优化控制,提高了通风安全管理效率。免疫粒子群优化算法在通风降氡系统中具有一定的可行性。     

大面积承载下黄土力学特性试验研究

为了研究大面积承载下露天煤矿排土场黄土基底破坏机理,对某矿排土场基底黄土进行了孔隙压力消散、不同含水率等力学特性试验研究。结果表明:黄土剪切强度随着含水率增加而大幅度下降,含水率与黏聚力的变化呈对数线性关系;黄土剪应力也随着剪切速率的增大而发生明显的降低;黄土孔隙水压力消散度随围压的增大而减小,消散系数随含水率的增大而增大,且呈现低围压脆化破坏现象。该试验成果在安太堡矿及黑岱沟等露天矿的排土场边坡治理中得到了合理有效地应用,并产生了良好的经济效益和社会效益。     

水泥改良铁尾矿砂路基填料的力学特性研究

以辽宁省鞍山地区的铁尾矿砂为研究对象,采用水泥固化剂对其进行改良,研究改良后尾矿砂的力学特性、冻融循环后试样性能以及水稳定性。结果表明：在相同水泥固化剂用量的条件下,随着养护周期不断增长,改良后铁尾矿砂的无侧限抗压强度逐渐非线性增大,但是在养护初期材料的强度增长幅度较大,随着养护时间的增大强度增长速率有所减缓;在同一水泥固化剂用量的条件下,随着养护周期不断增大,改良后铁尾矿砂的水稳定系数变化规律呈现出先减小后增大的趋势;随着压实度的增大,改良后铁尾矿砂的强度损失率逐渐减小。     

南方某尾矿库浅层尾砂中铀分布特征

选取南方某铀尾矿库的浅层尾矿砂为研究对象,研究铀在浅层尾矿砂的分布特征并对其进行分析。通过对尾矿砂样进行酸浸试验,发现在酸浸过程中浸出量随时间延长而增加,不同深度尾矿砂中的铀浸出量差异明显,但各层的浸出量并不与深度呈线性关系,深度80cm处的铀浸出量最高,可达25.63mg/g,明显高于其他各层。尾矿砂中铀的这种分布特征可能是由于在氧化、降雨淋滤作用下,铀发生了溶解迁移和沉淀作用。