我院“工程地质灾害防控与深部资源开采”团队的袁维副教授(第一作者)和王伟教授(通讯作者)在国际采矿、石油等相关Top期刊上(International Journal of Rock Mechanics and Mining Science; Journal of Petroleum Science and Engineering)发表系列文章,探讨了爆破方法改造铀矿储层渗透性的若干力学问题,为爆破增渗技术的推广应用奠定了的理论基础。

砂岩型铀矿是我国最主要的天然铀资源类型,其首选的开采方式是原地浸出工艺,我国砂岩的型铀资源赋矿岩层渗透性普遍偏低,低渗透资源占砂岩铀资源的 70% 以上,赋矿岩层 “ 低渗透 ” 已造成地浸开采“ 难注、难采、低回收率及高成本 ” 等诸多突出矛盾, 严重阻碍了此类资源的开发利用。 改造低渗透砂岩铀储层的渗透性、提高低渗透铀资源的开采效率,对保障我国核电的可持续发展和提升我国天然铀资源的自给率具有重要的战略意义。爆破技术可以使岩石中激活、贯通更多的微小裂纹,形成密集的裂隙网络,提高铀储层的渗透性。爆破增渗与常规工程爆破有两点显著不同:(1)几百米以上的埋深,使地应力对铀储层爆破破碎效果的影响无法忽视;(2)无临空面存在,使无处可去的、高温高压的爆生气体更多的作用于驱动裂纹快速扩展和贯通,爆生气体破岩的动态效应和对岩石破碎的贡献度将更加突出。??

针对以上科学问题,工程地质灾害防控与深部资源开采团队首先提出了无临空面爆破条件下冲击波升压时间的理论计算公式,突破了升压时间难以监测的技术难题,并采用颗粒离散元方法和物理模型试验研究了不同不耦合数条件下冲击波在岩石中衰减规律和致裂效应,提出了冲击波作用下致裂的最优不耦合系数,同时,阐明了双孔微差爆破提升致裂效应的作用机制,揭示最优微差时间与炮孔距离的关系。另外,基于颗粒离散元构建了爆生气体和爆炸冲击波联合作用的模拟方法,阐明了爆生气体与冲击波致裂效应的贡献机制,揭示了不耦合系数对渗透性提升的作用规律。

发表论文:

[1] Experimental and numerical study on the effect of water-decoupling charge structure on the attenuation of blasting stress [J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Science, 2019, (124): 104133. ( DOI: 10.1016/j.ijrmms.2019.104133) 论文链接

[2] Numerical study of the contributions of shock wave and detonation gas to crack generation in deep rock without free surface[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2019, (177): 699-710. (DOI:10.1016/j.petrol.2019.02.004) 论文链接

[3] ?Numerical study of the impact mechanism of decoupling charge on blasting-enhanced permeability in low-permeability sandstones[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2018(106): 300-310. (DOI: 10.1016/j.ijrmms.2018.04.029) 论文链接

[4] Numerical study on the fracturing mechanism of shock wave interactions between two adjacent blast holes in deep rock blasting [J]. Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 2019, 18(4): 735-746. (DOI: 10.1007/s11803-019-0533-6) 论文链接

?

?

?