泡沫泥漿在地浸砂巖鈾礦鉆探施工中的應(yīng)用研究

［關(guān)鍵詞］泡沫泥漿；地浸砂巖鈾礦；鉆探施工

隨著地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展，采用泡沫泥漿進(jìn)行地浸砂巖鈾礦鉆探施工受到關(guān)注，結(jié)合土體參數(shù)分析和巖性參數(shù)分析的方法，采用失效概率分析的方法，建立泡沫泥漿在地浸砂巖鈾礦鉆探施工中的應(yīng)用模型，通過有限元模擬的方法，進(jìn)行穩(wěn)定性測試，提高模型修正效率[1]。研究泡沫泥漿在地浸砂巖鈾礦鉆探施工技術(shù)，對(duì)提高地浸砂巖鈾礦鉆探的效率與安全性及穩(wěn)定性具有重要意義，技術(shù)應(yīng)用研究受到極大重視。

對(duì)地浸砂巖鈾礦鉆探方法主要采用空間邊坡穩(wěn)定性分析方法、正態(tài)變量累積分布方法、可靠度測量方法等，采用薄膜效應(yīng)機(jī)理[2]，建立泡沫泥漿在地浸砂巖鈾礦鉆探施工中的應(yīng)用力學(xué)模型，通過理論計(jì)算和有限元分析，實(shí)現(xiàn)模型構(gòu)造，本文提出基于穩(wěn)定性分析和模型構(gòu)造的泡沫泥漿地浸砂巖鈾礦鉆探方法，根據(jù)泡沫泥漿的空間變異性和黏聚力，結(jié)合極限平衡方法建立地浸砂巖鈾礦鉆探工藝參數(shù)分析模型，通過土體參數(shù)空間分析的方法，計(jì)算泡沫泥漿在地浸砂巖鈾礦鉆探施工中的力學(xué)參數(shù)，采用穩(wěn)定性分析和模型構(gòu)造的方法，實(shí)現(xiàn)泡沫泥漿在地浸砂巖鈾礦鉆探施工中的應(yīng)用及研究。最后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，展示了本文方法在提高地浸砂巖鈾礦鉆探施工能力方面的優(yōu)越性能。

1. 地浸砂巖鈾礦鉆探的力學(xué)參數(shù)分析

為了實(shí)現(xiàn)泡沫泥漿在地浸砂巖鈾礦鉆探施工中的應(yīng)用優(yōu)化，本文提出基于穩(wěn)定性分析和模型構(gòu)造的泡沫泥漿地浸砂巖鈾礦鉆探方法，根據(jù)泡沫泥漿的空間變異性和黏聚力分析，建立地浸砂巖鈾礦鉆探施工中的泡沫泥漿雙重或多重孔隙介質(zhì)分析模型，結(jié)合泡沫泥漿的m 重孔隙n 相流體參數(shù)分析，在固體相占據(jù)空間中，進(jìn)行地浸砂巖鈾礦鉆探的力學(xué)性能測試。采用有效應(yīng)力表達(dá)的方法，構(gòu)建地浸砂巖鈾礦鉆探的極限平衡分析模型，得到地浸砂巖鈾礦鉆探的應(yīng)變參數(shù)分析模型[3]，得到應(yīng)變參數(shù)見表1。

根據(jù)表1的參數(shù)設(shè)定，進(jìn)行地浸砂巖鈾礦鉆探工藝參數(shù)及力學(xué)參數(shù)分析，建立地浸砂巖鈾礦鉆探的力學(xué)均衡控制模型，基于試驗(yàn)板荷載-位移關(guān)系，得到泡沫泥漿在地浸砂巖鈾礦鉆探施工的有限分布序列：

由此構(gòu)建了地浸砂巖鈾礦鉆探施工的力學(xué)參數(shù)分析模型，根據(jù)地浸砂巖鈾礦鉆探施工的力學(xué)參數(shù)分布，進(jìn)行剛性特征分析。

2. 泡沫泥漿在地浸砂巖鈾礦鉆探施工應(yīng)用優(yōu)化

在上述力學(xué)參數(shù)分析的基礎(chǔ)上，建立泡沫泥漿在地浸砂巖鈾礦鉆探施工中有限元分析模型。泡沫固井水泥在不控制失水的情況下，抗壓強(qiáng)度較高。加入減失水劑后，失水控制效果較好，但強(qiáng)度下降較大。它可以通過控制化學(xué)藥劑反應(yīng)產(chǎn)生的氮?dú)饬空{(diào)節(jié)水泥漿的密度，使水泥漿柱靜液壓力不超過地層破裂壓力。其流變性隨著水灰比的增大而提高，且泡沫固井水泥的流變性能隨溫度有明顯的區(qū)間變化。由于水泥的不斷水化，水泥漿的流變性能發(fā)生了變化。隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的延長，剪切應(yīng)力不斷增大，曲線斜率增大，料漿表觀黏度增大，流變性能逐漸變差。采用彎矩平衡分析的方法，進(jìn)行泡沫泥漿的板塊間壓力測試，通過單位截面寬度檢測，建立泡沫泥漿在地浸砂巖鈾礦鉆探施工優(yōu)化線性關(guān)系分布如表2所示。

根據(jù)表2的泡沫泥漿在地浸砂巖鈾礦鉆探施工優(yōu)化線性分布，進(jìn)行泡沫泥漿的極限承載力計(jì)算與試驗(yàn)，得到泡沫泥漿的極限承載力計(jì)算值與試驗(yàn)值如表3所示。

根據(jù)上述分析得知，泡沫泥漿應(yīng)用在地浸砂巖鈾礦鉆探施工中，能提高地浸砂巖鈾礦鉆探施工的動(dòng)態(tài)極限承載能力。

3. 實(shí)驗(yàn)測試

實(shí)驗(yàn)中，取泡沫泥漿與地浸砂巖鈾礦鉆探區(qū)域比ql/qt 最大值為0.82，最大壓應(yīng)變3.3，地浸砂巖鈾礦鉆探的極限荷載時(shí)的x0 和y0分別為0.342和0.892，根據(jù)參數(shù)設(shè)定，測得將泡沫泥漿應(yīng)用在地浸砂巖鈾礦鉆探施工的可靠性和失效概率，如表4所示。有限元分布如圖1所示。

分析表中結(jié)果得知，本文方法進(jìn)行地浸砂巖鈾礦鉆探施工的失效概率較低，加快了施工進(jìn)度。

4 . 結(jié)語

建立泡沫泥漿在地浸砂巖鈾礦鉆探施工中的應(yīng)用力學(xué)模型，通過理論計(jì)算和有限元分析，實(shí)現(xiàn)模型構(gòu)造，本文提出基于穩(wěn)定性分析和模型構(gòu)造的泡沫泥漿地浸砂巖鈾礦鉆探方法，該方法能降低失效概率，加快施工進(jìn)度加大穩(wěn)定性。