一种地浸矿山自动化压气式洗井方法及装置与流程

本发明属于地浸采铀技术领域，具体涉及一种地浸矿山自动化压气式洗井方法及装置。

背景技术：

地浸采铀矿山在生产运行过程中，常会产生钻孔堵塞问题，降低抽注液能力，为应对该问题通常需对抽注液钻孔进行空压机洗井、活塞洗井、化学洗井等洗井作业来疏通堵塞的井管过滤器及近井段矿层。

空压机洗井：主要是在井管内下入风管至过滤器段，利用空压机将压缩空气通过风管输送至井内，在风管末端，压缩空气在井内释放，并与井内溶液形成气液混合物，形成震荡，对附近的微颗粒造成扰动，产生位移，实现溶液通道的疏通目的。

活塞洗井：通过钻机或专用设备吊装活塞头下入井管内，活塞头与井壁接触，通过下放、提拉活塞头，在井内造成正压、负压环境，在活塞头及原始承压水头压力作用下，过滤器及近井段矿层中的微颗粒被扰动及携带，实现溶液通道的疏通目的。

化学洗井：是将化学试剂注入到井下，采用化学方法溶解堵塞物质，而后再通过上述空压机洗井或活塞洗井等方法将反应后的溶液及微颗粒实际提出至井外，实现溶液通道的疏通目的。

以上各种洗井方法均可在一定程度上缓解堵塞，但均存在一定的局限性及缺点：

1、维持时间较短，需重复性作业。空压机洗井和化学洗井由于作用范围有限，洗井后短时间内能够提高钻孔的过液能力，但流量下降速度较快，运行一段时间后就会再次出现钻孔堵塞情况，需要再次进行洗井作业。

2、作业过程繁琐，操作复杂。空压机洗井需向井内下入风管，在洗井操作过程中还需不时提拔或下放风管，若采用间歇式洗井方法还需定时手动开关气管阀门，操作不便且存在安全隐患。

3、活塞洗井风险性高。活塞洗井设备大部分属于刚性设备，活塞头及钻杆或钢丝绳在井内下放、提拉过程中极易对塑料井管或过滤器造成损坏，或者造成活塞头掉落、钢丝绳折断等孔内事故。

4、作业环境适用性差。无论是空压机洗井还是活塞洗井，冬季寒冷条件下作业恶劣，难以开展，限制了冬季洗井作业的开展，对冬季期间稳定抽注液量带来较大的困难。

5、洗井水外排污染环境。传统洗井方法没有很好的洗井水回收处理设备，经常是就地外排，造成资源浪费及环境污染；或者汇集至统一的回收池，集中处理亦比较麻烦。

因此，需要一种新型地浸矿山自动化洗井方法及装置，以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有钻孔洗井方法存在业过程繁琐，操作复杂等问题，提供了一种新型的地浸矿山自动化压气式洗井方法及装置。

本发明的技术方案如下：

一种地浸矿山自动化压气式洗井方法，依次包括如下步骤：

步骤1.对井管加压

通过空气压缩机从液面以上向密闭井管内注入空气，在空气压力下将密闭井管内的液体压入矿层当中；空气在矿层的砂体孔道中运移并被分隔成微气泡，从而呈现气液混合状态；

步骤2.对井管泄压

停止向井管内注入空气并释放井管内压力，在井内气体压差作用下，矿层中的气液混合物及地下水向过滤器聚集，并沿井管不断提升至溢出井口，实现对过滤器和矿层砂体孔道的冲洗。

进一步地，所述步骤1中对密闭井管内注入空气，使矿层处承压水头达到80-120m，或使井管内液体全部压入矿层中。

本发明还提供了一种采用上述洗井方法的地浸矿山自动化压气式洗井装置，包括空气压缩机、进排气管路、压力控制装置和水处理装置；空气压缩机连接有储气罐，并通过进气管路与压力控制装置连接；水处理装置通过排气管路与压力控制装置连接；压力控制装置通过进排气管路与井管的顶部连接。

进一步地，所述压力控制装置包括进气阀和排气阀，进气阀设置在进气管路上，排气阀设置在排气管路上。所述进气管路、排气管路和进排气管路通过三通联通。

进一步地，所述进气阀和排气阀采用电动v型球阀或气动三通阀实现对气体的进出自动控制。

进一步地，所述进排气管路上或井管的顶端设置有压力变送器。

进一步地，所述水处理装置包括一个洗井水储水箱，箱底设有两级隔板，并配有袋式过滤器。

进一步地，所述过滤器、进气阀、排气阀、水处理装置和压力变送器均使用316l不锈钢材质。

本发明的有益效果在于：

本发明主要应用于原地浸出采铀矿山中钻孔洗井，首创利用压缩空气模拟活塞运动，达到对钻孔过滤器及近井段矿层的清洗、疏通的目的；本发明实现压气洗井作业过程全自动进行，洗井水集中处理回收无外排，洗井效果良好，具有良好的安全环保效益，目前已开始在地浸采铀行业内进行推广应用。本发明提出压气式洗井方法，结合空压机洗井和活塞洗井各自的原理和设备特点，利用压缩空气模拟活塞头，通过加压、泄压实现空气活塞在井内的往复运动，在压力和原始矿层承压水头作用下，对过滤器及近井段矿层的微颗粒造成扰动、位移和携带，实现溶液通道的疏通目的。

附图说明

图1为本发明进气状态的结构示意图；

图2为本发明排气状态的结构示意图；

图3为图1中的水处理装置的结构示意图；

图中：1-井管，2-过滤器，3-液面，4-空气压缩机，5-进气阀，6-排气阀，7-水处理装置，8-进排气管路，8-1进气管路，8-2排气管路，9-矿层，10-压力控制装置，11-压力变送器；图中箭头表示气体流动方向；

7-1洗井水储水箱，7-2进水口，7-3检查口，7-4液位计，7-5过滤器进水口，7-6袋式过滤器，7-7过滤器出水口，7-8水箱排污口，7-9二级隔板，7-10一级隔板。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

本实施例提供了一种新型地浸矿山自动化压气式洗井方法，依次包括如下步骤：

步骤1.对井管1加压

通过空气压缩机4从顶部向密闭井管1内注入高压空气(0.8-2.0mpa))，通过对井内液位监测及控制加压时间(5min-60min)，使高压空气将密闭井管1内液体部分或全部压入矿层9当中；空气在矿层9的砂体孔道中运移并被分隔成微气泡，使近井矿层段砂体孔道呈现气液混合状态；

步骤2.对井管1泄压

在80-120m左右高度的承压水头及井内气体压差作用下，近井段气液混合物及外围地下水向过滤器2聚集，并沿井管1不断提升至溢出井口，从而完成一个压气、排气的循环周期；

步骤3.依次重复步骤1对井管1加压和步骤2对井管1泄压若干循环周期，在此过程当中，井管1内气体及气液混合物的往复运动，对过滤器2及近井段矿层9砂体孔道中机械微堵塞物产生扰动，破坏其平衡状态乃至发生位移，其中一部分随气液混合物被带出地表，达到解堵增渗的目的。

与现有技术中的空压机洗井方法相比，本实施例的洗井方法从顶部向密闭井管注入高压空气，气液混合状态是通过将空气压入矿层的砂体孔道分隔形成；而现有技术的空压机洗井方法需向井内下入风管，直接在液面3下释放气体形成气液混合物，从而解决了向井内下入风管导致的作业过程繁琐、操作复杂的问题。

本实施例还提供了一种实施上述洗井方法的自动化压气洗井装置，其结构如图1和图2所示，包括空气压缩机4、进排气管路8、压力控制装置10和水处理装置7；空气压缩机4连接有储气罐，并通过进气管路8-1与压力控制装置10连接；水处理装置7通过排气管路8-2与压力控制装置连接；压力控制装置10通过进排气管路8与井管1的顶部连接；压力控制装置10包括进气阀5和排气阀6，进气阀5设置在进排管路8-1上，排气阀6设置在排气管路8-2上，进气管路8-1、排气管路8-2和进排气管路8通过三通联通。

所述进气阀5和排气阀6采用电动v型球阀或气动三通阀实现对气体的进出自动控制。

所述进排气管路8上或井管1的顶端设置有压力变送器11。选择耐震智能压力变送器监测进气、排气管道压力，实现信号远传及自动控制要求。

所述水处理装置7为非标加工而成，如图3所示，整体为一方形或圆筒形洗井水储水箱7-1，洗井水储水箱7-1侧面设有进水口7-2，顶部设有检查口7-3和液位计7-4，洗井水储水箱7-1与进水口7-2相对的侧面设有袋式过滤器7-6，通过过滤器进水口7-5与洗井水储水箱7-1连接，袋式过滤器7-6还设有过滤器出水口7-7，直接通入地面或就近的抽液孔中；洗井水储水箱7-1侧面底部还设有水箱排污口7-8，用于排放洗井水储水箱7-1内的污水，洗井水储水箱7-1内的底面上还设有二级隔板7-9和一级隔板7-10。洗井水在压力作用下进入储箱内，大粒度颗粒自然沉降，细沙及悬浮物通过过滤器过滤，使处理后水质达到净度要求，排入就近的抽液孔中回收，实现洗井水过滤回收的目的。

该装置所有接触液体的阀门、压力变送器11、水处理装置7、过滤器2等均使用316l不锈钢材质，满足设备的耐酸性洗井水腐蚀的要求控。

通过工控机一体机及车载型nvr实现对自控系统的参数控制、监视、报表调用、洗井现场设备及周界的视频监控。

选择耐震智能压力变送器监测进气、排气管道压力，实现信号远传及自动控制要求。

通过ap网桥将现场洗井作业信号远传至自控中心，实现洗井作业远程控制及过程监控。

本发明设计压气洗井专用设备、控制软件系统和洗井水过滤回收设备，形成了一套自动化压气洗井集成设备，具有良好的应用效果及安全环保效益。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，结合附图1对本发明做进一步详细说明。

步骤1.选择待洗钻孔，停止该钻孔运行，拆卸孔装置或提泵，保持井管内通畅；依次安装空压机、洗井车以及至孔口相关管路、电缆等，确保电力供应、供气、排气管路处于正常工作状态；启动车载工控一体机自动化压气洗井系统，启动空压机准备洗井。

步骤2.开始洗井，plc系统首先驱动向井管1内进气的进气阀5开启，压缩空气驱使井管1内液面3下降，井内液体被逐渐压入矿层9；系统自动计算进气时长，当达到设定值后，plc系统关闭进气阀5，并打开排气阀6，气体及气液混合物从井管1内排出沿排气管道进入洗井车的水处理装置7，自然沉降及过滤后经排水管自流回注到就近抽液孔。

步骤4.排气时长达到设定值后，系统关闭排气阀6，开启进气阀5，开始下一洗井循环。系统根据设定循环方式，自动进行进气、排气洗井循环作业。

在内蒙古巴彦乌拉矿床开展自动化压气洗井工艺及设备现场应用，绝大部分低流量注孔通过压气洗井后7天稳定注液量提高数倍乃至数十倍以上，效果良好。通过压气洗井工艺及设备的应用，井场平均日注液量从不足1200m3/h上升至1700m3/h左右，有效地缓解了注液压力，提升产能。洗井水全部经过滤后回注到抽液孔中，实现零外排。洗井设备安装2人即可完成，日常值班运行仅需1人，大量地节约了人力物力。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。