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专利号: 2017101624379
申请人: 江西理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种离子型稀土原地浸矿单孔注液影响半径的计算方法,包括以下步骤:第一步:测试矿体的饱和体积含水率,

现场取样测试矿体试样的密度和质量含水量,采用关系式(1)计算矿体的饱和体积含水率;

关系式(1):

关系式(1)中:θs为饱和体积含水率,ds为矿体试样颗粒相对密度,w为矿体试样的质量含水量,ρ为矿体试样的密度,ρw为水的密度;

第二步:测试矿体的土-水特征曲线,

采用现有技术测试矿体不同体积含水率对应的基质吸力,通过关系式(2)拟合测试数据,确定拟合参数;

关系式(2):

关系式(2)中:θ为体积含水率,θs为饱和体积含水率,θr为残余体积含水率,λ、m、n为拟合参数,ψ为基质吸力,单位为kPa;

第三步:设定单孔注液影响边界的饱和度,计算影响边界的负压水头值,采用关系式(3)计算影响边界的负压水头值;

关系式(3):

关系式(3)中:hf为影响边界的负压水头值,ρw为水的密度,g为重力加速度,ψ为基质吸力,单位为kPa,ψb为影响边界上的基质吸力,单位为kPa,ks为饱和渗透系数,k为非饱和渗透系数;采用关系式(4)计算非饱和渗透系数k;

关系式(4):

关系式(4)中:k为非饱和渗透系数,ks为饱和渗透系数,m为拟合参数,S为土体相对饱和度;采用关系式(5)计算土体相对饱和度S;

关系式(5):

关系式(5)中:S为土体相对饱和度,θ为体积含水率,θs为饱和体积含水率,θr为残余体积含水率,ψ为基质吸力,单位为kPa,λ、m、n为拟合参数,且m=1-1/n;

第四步:计算单孔注液影响范围内的平均渗透系数,

由关系式(4)可得非饱和渗透系数,采用关系式(6)计算单孔注液影响范围内的平均渗透系数;

关系式(6):

关系式(6)中:kd为单孔注液影响范围内的平均渗透系数,k为非饱和渗透系数,θ为体积含水率,θs为饱和体积含水率,θ1为影响边界上的体积含水率;

第五步:计算注液孔底所在平面上影响边界与注液孔周的距离,采用关系式(7)计算注液孔底所在平面上影响边界与注液孔周的距离;

关系式(7):

关系式(7)中:a为注液孔底所在平面上影响边界与注液孔周的距离,θ1为影响边界上的体积含水率,θs为饱和体积含水率,θi为初始体积含水率,β为反映含水率随径向距离变化快慢的常数;

第六步:计算体积含水率随径向距离变化快慢的常数,

将关系式(3)、关系式(6)、关系式(7)代入关系式(8)中即可计算含水率随径向距离变化快慢的常数;

关系式(8):

关系式(8)中:β为反映含水率随径向距离变化快慢的常数,kd为单孔注液影响范围内的平均渗透系数,hf为影响边界的负压水头值,a为注液孔底所在平面上影响边界与注液孔周的距离,r0为注液孔半径,z为注液孔深度方向的坐标,向下为正方向,c为注液孔中积水深度,r为径向坐标,k为非饱和渗透系数;

第七步:计算单孔注液的影响半径,

根据关系式(8)可以解出对应孔中积水深度下的参数β,运用关系式(7)便可计算a,由此单孔注液的影响半径可由关系式(9)进行描述;

关系式(9):

R=a+r0    (9),关系式(9)中:R为单孔注液的影响半径,a为注液孔底所在平面上影响边界与注液孔周的距离,r0为注液孔半径。

2.根据权利要求1所述的一种离子型稀土原地浸矿单孔注液影响半径的计算方法,其特征是:注液孔中积水深度c由以下方法确定:在稀土矿区选择一平整场地,采用洛阳铲钻5个注液孔,孔深为2.5m,孔径为0.18m,每个注液孔内放置Ф50mm的PVC管插至孔底,PVC管与注液孔壁之间用柴草填充,防止孔壁塌陷,PVC管下半段均匀开有小孔,以便水从PVC管中流出;将高位池中的上清液经1根Ф20mm的PVC主管向注液孔内连续注液,在连接5个注液孔的分支PVC管上分别安装一个水龙头和一个水表,通过水龙头和水表控制5个注液孔的注液强度,达到稳渗时,采用数显型液位变送器测试注液孔中对应的积水深度c。