[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

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：θ_s为饱和体积含水率，d_s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，ρ_w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，θ_s为饱和体积含水率，θ_r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：h_f为影响边界的负压水头值，ρ_w为水的密度，g为重力加速度，ψ为基质吸力，单位为kPa，ψ_b为影响边界上的基质吸力，单位为kPa，k_s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，k_s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，θ_s为饱和体积含水率，θ_r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：k_d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，θ_s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，θ_s为饱和体积含水率，θ_i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，k_d为单孔注液影响范围内的平均渗透系数，h_f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。