随着社会经济的快速发展,对能源的需求也是日益增加,尤其是对不可再生能源的消耗更加不容乐观。铀矿资源作为一种储藏匮乏而又开采难度大的资源与我们的生活息息相关,随着科技的发展和环境保护意识的提高,对于我国储量较大的低渗透砂岩铀矿,提出来原地浸出开采的方法。为了能提高原地浸出开采的效率,本文通过室内渗流实验与数值模拟相结合的方法进行研究,首先以渗流力学、化学反应原理等理论知识为基础,研究了溶浸液在铀矿砂岩中渗流的物理化学反应,探究影响溶浸液的渗流规律及影响因素;然后在渗流实验结论的基础上并结合某铀矿山的开采数据进行数值模拟研究,探究在原地浸出过程中溶质的运移扩散规律及其溶浸范围,对原地浸出采铀的开采提供一定的理论技术指导。其主要研究内容和结论如下:(1)通过室内渗流实验得出,多孔介质中的非达西渗流随着渗流过程不断变化,它不仅受溶浸液对砂岩的溶蚀作用,同时压力也是影响渗流规律变化的重要因素。在0.8ml/min的注液下,砂岩矿的渗透系数是随着入口压力的变化而动态变化的,并且渗透系数的变化规律是关于入口压力为0.15MPa对称变化的。(2)通过实验测得浸出液PH值在前46小时基本呈现上升趋势,但是在30-46小时渗透系数却是下降,说明在不同的阶段硫酸溶浸液的消耗反应存在着差异,pH值的变化也反应了溶浸液对砂岩矿的溶蚀作用程度以及孔隙结构的变化。同时浸出液的粘度也是不断变化的,粘度的改变影响着浸出液的渗流规律,尤其是在渗透速率较小时。因此,在进行原地浸出采铀时,考虑浸出液粘度对渗透速率的影响很有必要。(3)通过模拟结果与现场数据进行对比,模拟结果可以很好地反应采场的实际情况。原地浸出采铀过程中,含矿层溶浸液和铀均出现向其他含水层扩散迁移的现象。含矿层中铀品位随着浸出时间的增加而逐渐降低,尤其是在前6个月降低的较快;含矿层中铀及溶浸液由于重力的作用下向下含水层迁移扩散的速度要快于上含水层。(4)溶质运移迁移不仅受浓度梯度的影响,同时还受水头值得影响,水头梯度越小对溶质的迁移扩散作用越小,相同时间相同距离的差别就越大;水头梯度越大对溶质的迁移扩散作用越大,相同时间相同距离差别就越小。(5)通过粒子示踪和溶质运移模拟结果结合分析,在前一个月内,抽液井的迁移捕获区基本都是曾圆形向四周影响,但是到了四个月时,抽液井对井附近的区域形成的降水漏斗开始影响注液井的迁移扩散轨迹;而在溶质向采场边缘迁移过程中存在着一个及其缓慢的迁移区,结合两者结果可以得出,溶质在向采场边缘迁移扩散中存在着注液井的渗流和抽液井的捕获交叉区,并且这个交叉区对溶质运移有极大的影响。因此可以通过对采井的合理设计井网参数来控制溶浸液和铀的不必要渗漏,从而提高铀的开采效率和地下水环境的保护。