[发明专利]离子型稀土原地浸矿单孔注液影响半径的计算方法

摘要

本发明涉及离子型稀土原地浸矿单孔注液影响半径的计算方法，适用于原地浸矿注液孔网参数设计。本发明包含7个步骤，分别为：(1)测试矿体的饱和体积含水率；(2)测试矿体的土‑水特征曲线；(3)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；(4)计算单孔注液影响范围内的平均渗透系数；(5)计算注液孔底所在平面上影响边界与注液孔周的距离；(6)计算体积含水率随径向距离变化快慢的常数；(7)计算单孔注液的影响半径。本发明在测试土性参数的基础上，利用所建立的模型，可以计算出单孔注液的影响半径，为原地浸矿注液孔网参数设计提供依据。

主权项

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。