地浸采铀工艺是我国砂岩型铀矿的主要开采方式,然而铀矿层渗透性差这一难题始终制约着该工艺的高效应用。爆破增渗技术为破解此难题提供了有效途径。不过,当前针对该技术的研究主要集中在爆破裂缝扩展以及爆破装置创新等方面,对爆破后铀矿层渗流特征的研究相对较少。本文以低渗砂岩铀矿地浸采铀为背景,着重围绕铀矿层流固耦合作用对地浸开采效果的影响展开研究。基于原始铀矿层模型,深入揭示了应力敏感性作用对产量规律的影响规律。通过开展室内稳态渗透率试验,系统总结了应力与渗透率之间的内在联系。构建了含裂隙砂岩铀矿层模型,明确了爆破裂隙存在时铀矿层的渗流特征,并探讨了基质与裂隙渗透率的匹配性问题。建立考虑流固耦合作用的爆破后铀矿层模型,研究流固耦合作用对开采效果(流量和溶浸范围)的影响,揭示应力作用对裂隙渗透率的影响效果。主要得到以下结论: (1)建立原始条件下的铀矿层模型,研究了流固耦合作用对铀矿层开采产量的影响,分析了有效应力与渗透率之间的关系,讨论了抽注压差、初始渗透率和井间距对产量的影响效果。结果表明,考虑应力敏感性作用后,铀矿层产量更早进入平衡状态,稳定后的产量更高。随应力敏感性系数增大,相同有效应力降幅下地层渗透率升幅增大,最终导致地浸产量升高。通过变异系数可知,各因素对产量影响程度依次为:抽注压差>初始渗透率>井间距,有效应力增大会加强抽注压差、井间距、初始渗透率等因素对产量的影响。 (2)采用室内稳态渗透率计算方法,开展了砂岩铀矿层完整岩心试样和含裂隙岩心试样渗透率试验。结果表明,渗透率随孔压增大而升高,随围压增大而降低,且变化趋势符合指数规律。含裂隙岩样的渗透率远大于完整砂岩试样,裂隙的存在显著提升了岩样的渗流特性。含裂隙试样的渗透率随有效应力的变化幅度远大于完整试样。当裂隙渗透率远大于基质渗透率时,基质的渗透率敏感性可忽略;若两者渗透率相近,则需同时考虑应力变化对两者的影响。 (3)建立含裂隙砂岩铀矿层模型,明确了裂隙对于铀矿层渗流特性的影响,分析了铀矿层基质与裂隙渗透率匹配性,揭示了裂隙开度、裂隙长度、流体粘度、抽注压差对开采效果(流量和溶浸范围)的影响规律。结果表明,裂隙影响铀矿层的压力梯度,使得渗流路径发生变化。裂隙长度增加引起等效渗流路径缩短,裂隙开度增大导致压力梯度增大,两者都会导致产量提升。在低渗-中渗铀矿层中,爆破致裂方法的裂缝与基质匹配性较好,可有效发挥裂隙的作用,提升铀矿层开采效果。各因素对流量的影响程度强弱依次为:抽注压差>流体粘度>裂隙长度>裂隙开度,对溶浸范围的影响程度强弱依次为:流体粘度>抽注压差>裂隙长度>裂隙开度。 (4)建立了考虑流固耦合作用的爆破后铀矿层数值模型,分析了流固耦合作用对开采效果的影响,理清了应力敏感性系数、地应力、抽注压差和井间距等参数对开采效果的影响规律。结果表明,考虑流固耦合时,裂隙渗透率受到裂隙面法向应力的影响。当裂缝周围由受压变为受拉(法向应力从正值变为负值)时,裂隙呈张开趋势,裂隙渗透率增大,开采效果提升。各因素对流量影响程度由大到小依次为:井间距>抽注压差>应力敏感性系数>地应力,对铀矿层溶浸范围的影响程度由大到小依次为:抽注压差>井间距>地应力>应力敏感性系数。