Modeling of Multiphysical-Chemical Coupling for Coordinated Mining of Coal and Uranium in a Complex Hydrogeological Environment

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中文题名复杂水文地质环境下煤铀协同开采的多物理场化学耦合建模
作者Tong Zhang
作者单位State Key Laboratory of Mining Response and Disaster Prevention and Control in Deep Coal Mines, Anhui University of Science and Technology, Huainan, 232001, Anhui, China
刊名Natural Resources Research
2021
30
摘要
为了矿区及周围环境的安全,水文地质的多重物理化学反应情况对于上覆沉积物中的煤铀矿协同开采非常重要。为了研究煤铀协同开采的多物理-化学耦合特征和演化,考虑双重介质中修正的非达西流、流体力学反应和反应-运移,建立了一个裂缝多孔介质的基于应力-反应运移模型,并开发了一套该模型的FLAC3D-CFD模拟器。模拟了在水力和力学性质变化下裂隙多孔介质和现场协调开采区的多场响应。结果表明,浸出反应速率取决于溶质浓度,多种物质的迁移和形态都受水力降和介质连通性的影响。此外,溶质浓度分别与裂缝粗糙度和渗流速度呈正相关和负相关,而连接孔隙和渗流速度分别与围压呈指数形式负相关和正相关。溶质的流出量与时间有关,而与围压无关。同时,观察了煤铀协同开采中不同开采技术引起的溶质形态的动态差异,即不对称鞍形和W形、平行形、漏斗形和鞍形。考虑到水力和结构特性,观测了不同种类的溶质迁移和形态的差异,总体表现为漏斗形和鞍形的浸出和含铀溶质的迁移深度分别为60m和35m。

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