24中国铀矿开采技术特点及发展水平

1 我国铀矿工业进展过程及特点

我国铀矿冶工业是在、周亲切关心和领导下从 50 年月末开头创立与进展起来的，经过 40 多年努力，在全国十几个省、市、自治区先后建设了假设干座铀矿山和铀水冶厂，以及铀矿冶争论所、设计院、机修厂、建筑公司等，形成了完整的铀矿冶生产系统，为我国原子弹、氢弹、核潜艇准时供给了充分的核燃料，为壮大国威、军威，打破国外敌对势力核讹诈、核垄断作出了历史性奉献，为我国核电工业进展打下了坚实根底。

放射性铀矿在我国属特定矿种，受到国家高度重视，其矿床特点是：①矿床类型较多， 可分为八个大类，22 个亚类，但是花岗岩型(占 34％)，火山岩型(22％)，碳硅泥岩(占 20％)， 砂岩型(占 15％)为主，这四类合计占 90％以上；②成矿年月跨度大，从古生代、中生代、到生代都有；③矿床规模一般较小，埋藏不深；④铀矿石具有放射性。针对铀矿床特点， 经过长期实践与完善，使我国铀矿开采技术也形成肯定特点：①在开采方式中以地下开采为 主，地下开采占80％～85％，露天开采仅占15％～20％；②采矿方法种类繁多，但以充填 采矿法为主；③回采工艺敏捷，适应性较强；④从勘探到开采全过程都须与放射性物探亲热 协作；⑤格外重视放射性的安全防护工作。

铀矿开采上述特点，实际上也是多年来我国铀开采所遵循的根本原则，并且严密围绕 这些根本原则完善铀矿开采技术，探讨其进展方向。例如，在开拓方案选择中承受斜井开拓 较多，斜井开拓占 50％以上，我国地下开采的铀矿山几乎都有斜井，只是有的作主提升井， 有的作关心提升井。竖井开拓只占35％～40％，平硐开拓占10％左右；为了适合矿体多变 状况，中段高度偏小，急倾斜矿体一般为40～50m，缓倾斜矿体一般为 15～25m；为了加强生产探矿，采掘比偏大，平均为 41m/千 t，个别到达 90～120m／千 t；为了削减放射性对井下作业人员的危害，依据稀释氡及氡子体原则计算风量，加大矿井通风，将开拓工程及 局部采准工程尽可能布置在矿脉外，以削减氡及氡子体析出；为削减放射性对环境的影响， 一律就矿建厂，要求废水全部达标排放，尽量作到无废水排放等。在处理一些特定条件下的

铀矿开采问题时，也形成了一整套比较完整的技术与阅历。例如在解决大水高温铀矿开采时， 完善与总结了超前疏干，注浆堵水，分区开采，制冷降温一整套地下开采中防治水技术，使郴州铀矿井下水温 50—55℃，井下空气温度40—45℃，井下涌水量在6000m3/h 恶劣的作业环境得到改善，保障井下人员能顺当作业。为解决三下铀矿开采时，完善与总结了合理确 定防水矿柱参数，制定防止抽冒措施，承受上行开采挨次，承受下向胶充工艺一整套三下开 采技术，确保了湖南某铀矿在其上有一条宽度为300m，常年流水的大河，有一条国家二级

大路并兼有一座跨河大路大桥，有一座人口超过 1 万人的小镇的铀矿床，顺当建成投产，安全地、顺当地采完闭坑。针对既有铀矿特征又有煤矿特征、开采难度较大的煤岩型铀矿的开采问题，完善与总结了煤岩型铀矿开采技术，确保了疆伊犁两座煤岩型铀矿建成投产。总之，在努力提高资源利用率，提高经济效益，削减放射性对环境的污染的前提下，通过发挥自力更生精神、长期的困难奋斗，形成了完全适应中国铀矿特点的、比较完整的铀矿开采技术。

我国铀矿工业大致可以划分为两个历史的进展阶段，前20 年即 70 年月末期以前为第一阶段，称之为创立与进展阶段，它的特点是自力更生解决有无问题，全力为国防建设效劳， 铀矿开采技术同样处在创立、完善、进展阶段；后20 年即 80 年月初至现在，称之其次阶段，又称调整与提高阶段，它的特点是以经济效益为中心，对铀矿冶进展全面调整，同时推广技术、工艺，铀矿冶生产企业虽然大大削减，但总的产量还有所提高，而且劳动生产率、企业经济效益有大幅度提高，铀矿开采技术与第一阶段相比，这个阶段有了质的飞跃。通过两历史进展阶段，中国铀矿冶工业已经形成了一个既能保证我国国防建设需要，又能保 证我国能源建设的需要的完整的工业体系，为我国核工业进展打下了坚实根底。

2 充填采矿法在我国铀矿开采技术中起了重要作用

如何依据我国铀矿床特点选择适宜的采矿方法是我国铀矿开采中格外重要问题。由于

“铀”属国家战略资源，极为贵重，要求高的回收率；而铀矿床产状多变，埋藏分散，品位不

高，给提高回收率带来了肯定难度。铀具有放射性，这对于改革回采工艺，提高回收率是一 个很好的条件；同时由于放射性又会给安全防护与环境保护带来的难度。铀矿开采中针对 不同矿床先后承受过充填法、壁式进路法、分层崩落法、留矿法、方框支柱法等十余种采矿 方法。由于上述缘由，不少采矿方法使用范围越来越小，有的根本被淘汰，唯有充填采矿法 使用者越来越多，使用范围越来越广，按产量计算，充填法在铀矿开采中所占比重不断提高：

60 年月为 50％，70 年月为 67％，80 年月以后至现在为 75％以上，可以说地下开采铀矿 山绝大局部矿石是用充填法采出来的。对充填法在铀矿山常用不衰曾引起很多采矿学者的兴 趣，但实际上主要是以下缘由所至：①使用敏捷，很适应我国形态多变铀矿体的特点，它的每道工序都不受矿体产状影响，既可边采边探，又可边探边采，其它采矿方法难以做到：② 回采工艺比较细致，有利于降低损失与贫化，提高资源回收率。一般状况下，铀矿山充填法 的损失率为 4％~10％，贫化率为 10％～15％，局部贫化率还到 7％；而留矿法损失率为10％~20％，贫化率为 15％～30％；③有利于通风与安全治理，尤其它可准时出矿，大大 降低了氡气及氡子体在采场的析出率。据统计，铀矿山采场氡气析出率，分层崩落法是3～ 8×10-7 居里／m3；留矿法是 4～6.19×10-7 居里／m3；干式充填法是 1.27～2.18×10-7 居里／m3；④采场作业条件较好，由于准时充填采空区削减地压，保护井上下设施不受破

坏，尤其是承受水泥砂浆垫板之后，为凿岩、装药、顶板治理等制造了格外良好的条件，对采场机械化作业也极为有利。

充填法在我国铀矿山长期应用过程中，相应地使它的采场构造，回采工艺也得到了很大改进与完善。例如：①在采场底部构造上，将留自然矿柱改为留少局部自然矿柱，再在所留的自然矿柱上铺设钢筋混凝土垫层，以及承受?昆凝土的假底假巷；②在相邻采场之间将自然间柱，改为混凝土间柱，或者混凝土隔离墙。

以上两项不仅使自然矿柱提早收回，而且可削减矿柱回收时损失；

③承受水泥砂浆垫板代替木垫板；承受混凝土预制件或混凝土整体浇灌代替木支护顺路 井，既节约了木材又提高了垫板、顺路井施工机械水平与加快施工进度；④建立混凝土与水 泥砂浆搅拌输送系统，为采场混凝土施工制造条件；⑤主充填井承受多口集中式，采场充填 井实行斜分枝式，建立井下充填储存仓，实行集中供料，缩短充填时间；⑥承受两采一充或 多采一充工艺代替一采一充工艺，提高采场生产力量，承受多采一充(主要是两采一充)之后， 郴州铀矿充填法采场生产力量提高 25％~30％，采矿直接工效提高18％，采矿直接本钱降低 24％～31％。

由于充填法本身的优点，再加上以上的完善与改进，进一步受到铀矿山的欢送，估量充 填采矿法今后仍将为我国铀矿开采中的主要采矿方法。80 年月以后，一方面由于下向胶结充填工艺在铀矿山试验成功与推广应用，使一些矿岩不太稳固，或者地表需要特别保护的铀矿床也纷纷承受充填采矿法；另一方面无轨开采技术在铀矿山推广与试验成功，特别是将无轨设备用于出矿与充填，使这两道工序由占采场循环时间由65％以上缩短到只占 20％

~25％，使采场生产力量大大提高。据浙江某铀矿统计，该矿承受无轨开采之后，充填法采 场生产力量提高了近两倍，掘进本钱降低12％，采矿本钱降低33％。因此充填采矿法使用范围还在逐步扩大。

目前，局部铀矿山混凝土与水泥砂浆搅拌系统尚未建立，无轨开采推广也不普遍，水砂 充填系统全部铀矿山均未建立，铀矿山采场治理规定未得到全面贯彻执行等，是铀矿开采中充填采矿法存在的主要问题，它对提高采场生产力量，降低采矿本钱阻碍较大，要尽快完善与抑制。充填采矿法在铀矿开采中虽然使用较多，但它的工艺技术并未到达完善的地步。在铀矿开采中只有当水砂充填(或机械化充填)与无轨开采完善的结合，充填采矿法才能进入最正确状态。

3 重视露天开采

露天铀矿的矿石产量只占铀矿总产量18％左右，与其他矿种相比，这比例是偏小的，比例偏小的主要缘由是受到铀矿埋藏条件的影响，其实宽阔铀矿山企业是格外欢送露天开采方式，有关治理部门也重视在铀矿开采中推广应用露天采矿技术，在铀矿山根本建设条例中就将“优先进展露天”作为一条原则，铀矿开采重视露天开采的缘由是：①可以利用钻探与槽探相结合进展生产探矿，探矿效果很好，探矿本钱也低，开采范围之内为盲小矿体根本都可回收，使采矿回收率到达 90％以上，这对开采埋藏条件比较简单多变的铀矿床格外有利的；

②由于露天作业，使用了大型机械施工，劳动条件较好；③通风条件好，有利于削减氡气及氡子体对人体的危害；④增产余地大，采矿本钱低；⑤基建期较短。

上述优点都是铀矿开采中格外需要的，在 50 年月末期我国建设第一批铀矿山时就承受过露天开采技术，到 70 年月初我国露天铀矿的产量曾占整个铀矿产量的31％。从铀矿山露天开采的进展历史来看，除了一个露天铀矿由于资源不清，仓促上马建设，造成肯定损失之外， 其余露天铀矿全部获得很好的经济效益与社会效益。例如，湖南某铀矿露天工区，5 个月就建成投产，实际生产力量超过设计力量3 倍，实际采出铀金属量为设计储量的 5.8 倍。江西某铀矿露天工区实际生产力量为设计力量的2,5 倍，采矿本钱不到地下采矿本钱的1／ 3。在湖南、江西、广东等地的铀矿山，只要可用露天采矿的全部都承受了露天开采，甚至广东

某露天铀矿已按地下开采方式进展了设计，其井巷工程也根本施工完毕，由于矿床很适合露 天开采，该矿又将地下开采改为露天开采。实践证明，改露天开采之后，除采出铀金属量大大增加，使生产力量提高了 1 倍多，所获得的利润扣除前期按地下开采施工全部投资之后， 仍比地下开采估量利润高出很多。将地下开采中途又改为露天开采在铀矿冶系统已有多例。

我国露天铀矿 85％为山坡露天，只有 15％为深凹露天，露天矿生产力量为8—12 万 t／ a(矿石)，少数到达 20 万 t／a 左右(矿石)，露天设备以小型为主，开采深度在100～150m 之间，梯段高度10m 左右，边坡角40°～50°，平均剥采比2～3m3／t。针对我国铀矿床特点。如何提高露天铀矿的资源利用率、企业经济效益、作好安全与防护工作，主要措施有： 一要努力降低贫化率。露天铀矿的损失率一般只有1％~3％，而贫化率高达 35％~40％， 个别到达 50％。贫化率提高 5％时，水冶加工本钱就要提高 10％，假设考虑运输费用增加， 其本钱将提高更多。因此，如何降低露天开采中的贫化率是铀矿开采中多年来始终需要格外 重视的问题。其措施有：①对矿石与围岩进展分爆分采，分装分运。其中利用电铲倒运，加强物探人员跟班监视尤为重要。阅历证明，严格执行上述措施之后可将贫化率降低3％~7％； ②适当降低梯段高度。按理梯段越高，生产力量就越大，采矿本钱就越低，然而在铀矿开采 中，梯段高了选别回采就会越难，贫化率将增加。所以在露天铀矿中常常将梯段高度适当降 低。江西某露天铀矿为群脉型铀矿床，将梯段高度由 10m 降至 5～7m 之后，贫化率降低 8％ 以上。③手选废石。即承受人工在工作面将矿石堆中的废石选择出去，虽然工艺格外简洁， 但效果极佳，该铀矿一年之内手选废石虽缺乏3 万 t，但被选矿石的相对品位提高了 67％。

④加强质量治理。对生产全过程进展质量掌握，自始至终使实际贫化率低于打算允许贫化率。二要努力保持露天际坡稳定。在正确确定最终边帮角，梯段坡面角，平台宽度之后，通过合理选择爆破参数，推广预裂爆破，对梯段进展疏干排水，使边坡尽量保持自然稳定状态，对 于消灭的滑坡或者对大滑坡准时进展综合有效整治，例如广西某露天铀矿从基建开头就连续 产生过五次大滑坡，最大滑体达 5 万 m3,我们通过自上而下清方减载；减缓坡面角；承受孔桩、井桩、长锚索支档；矿区设置防洪沟、中段设置排水沟；用混凝土护面；预先疏干等到综合治理措施之后，使滑坡得到了有效治理，保证了该矿按时建成投产，并顺当采完闭坑。三要推宽阔爆破技术。露天铀矿在建设时期广泛承受大爆破技术，对加快矿山建设与降低剥 离本钱起过重要作用。在合理布置药室，选择爆破指数，选择单位炸药消耗量以及保证露天 安全施工等方面已总结了一整套可行的阅历。四要加强露天铀矿的生产技术治理。长期以来， 我国露天铀矿均能坚持合理的采剥挨次，根本作到资源回收率高、生产本钱低、劳动生产率 高、安全环保措施牢靠。40 年来我国X X 座露天铀矿均作到了无重大伤亡事故，采矿工效

始终保持高于地下开采工效 8 倍以上，开采本钱始终保持比地下开采本钱降低35％一 40％ (平均降低 36％)，露天开采已成为我国铀矿开采技术中格外重要方面。

总结 40 余年阅历，我国铀矿露天开采技术中存在缺乏之处仍旧较多，其中比较突出的就是露天开采占整个铀矿开采比重偏小，了露天开采优越性的发挥，其缘由除了受我国铀矿床埋藏条件影响，我国对露天铀矿剥采比定得较低也是一个重要缘由。我国露天铀矿的平均剥采比：大型露天矿为5—6m3／t，中型露天为4—5m3／t，小型露天为3—4m3 八，而美、法等国露天铀矿的平均剥采比为23—30t／t(即 9～12m3/t)，最高 35～45t／t(即 15～ 20m3／t)，假设我国露天铀矿平均剥比也提高至9～12m3/t，则我国露天铀矿占我国整个铀 矿的比重将要提高一倍以上。此外在我国铀矿露天开采中还要进一步提高机械化水平，加强生产技术治理，提高工效，降低本钱。

4 全面推广溶浸采矿工艺技术

溶浸采矿主要指地浸、堆浸、原地爆破浸出工艺。进入80 年月以来，铀矿冶金行业为提高经济效益，渴望用的工艺技术对传统的采冶工艺进展改造，依据我国大局部铀矿床是火 山岩、花岗岩、砂岩型的矿床，以及矿床的物质组成状况，和铀矿冶争论院、所与局部铀矿冶企业长期对溶浸采矿所取得的争论成果说明，运用地浸，堆浸、原地爆破浸出工艺技术改 革铀矿冶传统的采矿工艺，到达降低生产本钱，提高经济效益等目的是完全可能的。在中核 总公司大力支持下，从 70 年月开头一场认真推广地浸、堆浸、原地爆破浸出工艺技术的改革在铀矿冶企业全面开放，经过十多年不懈努力， 80％以上的铀矿冶企业都程度不同地承受了溶浸采矿工艺，局部矿山完全摆脱传统的铀矿冶工艺，或成为单一的地浸铀矿山；或成

为单一的堆浸铀矿山；或成为单一的原地爆破浸出铀矿山，溶浸采矿的产量占整个铀矿冶产量的比重逐年在提高，其具体提高比例如表1 所示。

表 1 溶浸采矿产量占整个铀矿系统产量的比例表

年度 1991 年 1992 年 1993 年 1994 年 1998 年

比例 10.6％ 15％

23％

37％

80％

从而使铀矿冶整体采冶工艺流程大大缩短，能耗与原材料消耗大大降低，劳动生产率提 高 10 倍以上，直接生产本钱平均降低40％～50％，资源利用率平均提高 20％～30％，放射性固体废物大大削减，铀矿冶企业经济效益普遍提高。例如核工业疆矿冶局曾经是一个用传统工艺技术生产自然铀的单位，拥有4500 余人，由于经济效益不佳于 1986 年关停转产。1990 年该局推广地浸采铀工艺之后，矿床条件并不比原来好多少，而自然铀产量提高了 4 倍，生产本钱降低了 48％，基建投资削减 65％，生产人员只有原有职工人数的 1／20, 放射性固体废渣只有原来的千分之几。又如江西某铀矿，19 年起省去传统采冶工艺成为 一个全堆浸的铀矿山，使能耗节约 85％，化工原材料降低66％，生产本钱降低 34％。又如陕西某铀矿，原为地下开采铀矿山，不但开采难度很大，生产本钱很高，由于矿石需要外运， 造成放射性对外运途中环境影响加重，80 年月中期曾被列为关停单位。1987 年该矿试验堆浸成功之后，紧接又试验原地爆破浸出工艺成功，现在已成为一个单一原地爆破浸出铀矿山， 使能耗降低 70％，化工原材料降低 60％，生产本钱降低60％～65％，由于 80％的采下矿石不出坑，大大削减放射性对环境的影响。该矿1994 年一举摘掉亏损企业帽子，已成为连续多年的盈利企业。溶浸采矿能够取得好的效果主要缘由是由于其生产工艺技术比较先进。其具体状况是：

(1) 地浸工艺。地浸又称原地浸出(见图 1)，是将溶浸液通过钻孔输入地下，从自然埋藏条

件下的矿石中把金属铀溶解出来，又通过钻孔将溶解有铀金属的浸出液排出地表，进展加 工处理的一种开采过程。它是集采、选、冶于一体的型铀矿开采工艺，或者说是一种使铀 金属的成矿环境与过程发生反向变化的铀矿开采的工艺。由于采出的是含铀溶液，避开了 昂贵、繁重、造成严峻污染的工序，生产工艺格外简洁，建设投资省，劳动效率高，环境保护好，生产本钱低，安全防护条件好。地浸技术进展的历史虽然不长，但从理论到实践均已 到达了较高水平。一个矿床是否适合地浸，从技术上讲其打算因素是矿床是否有肯定的渗透 性；从经济上讲重要条件是矿石品位与物质成份，矿层厚度与埋深。地浸所涉及的特地技术 是：注液钻孔与抽液钻孔的构造与施工、溶浸液的配制与使用方法，以及溶浸范围的圈定与 掌握。此外，地浸铀资源的评价，井型与井距确实定，浸出液处理，地下水治理等是很重要

的配套技术。90 年月以来，世界铀市场上自然铀价格一降再降，常规开采的铀矿山在世界各地均纷纷关闭，而地浸铀矿山仍保持高产纪录，富强如旧，由此可见，地浸不仅表现出了突出的优点，而且表现出了惊人的抗风险力量。

(2) 堆浸工艺。堆浸与传统水冶工艺相比较：流程短、工序少、设施简洁、能耗小、物耗

小、生产本钱低和基建投资省。

(3) 原地爆破浸出工艺。该工艺即通过爆破手段将坚硬密实的矿体在原地爆破成具有肯定

块度的矿块，之后注入溶浸液进展浸出，浸出液输送到地表进展处理。兼有地浸与堆浸的优 点，是在地浸与堆浸的根底上进展起来的。由于80％的矿石不出采场，削减了矿石运搬和 裂开工作量，削减了放射性对地表环境的污染；由于与矿体靠近的表外矿石很简洁与矿体一 道浸出来，从而可以提高资源回收率；生产本钱在堆浸的根底上还可降低1／3。

地浸目前只限于顶底板围岩较完整且渗透性差，而矿层矿石为疏松砂岩渗透性好的条件 才能使用，应用范围不广；然而由于堆浸与原地爆破浸出则对于花岗岩型、火山岩型、砂岩 型铀矿床均能应用，因此溶浸采矿整体应用范围还是很大的，它在我国有较大的进展前景。但是由于溶浸采矿仍旧是一门进展历史不长的工艺技术，还有很多不完善的地方，乃至某些 关键技术尚待争论解决，假设求地浸、堆浸、原地爆破浸出的水平进一步提高，使其应用范围 更广，在我国经济建设发挥作用更大，仍需铀矿冶战线的争论人员，工程技术人员，宽阔职工还必需连续发扬献身于国防事业的困难奋斗精神、不断进取，奋斗不止。

5 机制创 技术创

20 世纪 80 年月是我国改革开放的年月，是我国以经济建设为中心的年月。中国铀矿工业从 50 年月末期创立开头就是为国防建设效劳。为了尽快解决有无问题，生产不计本钱， 企业不求经济效益，是完全的打算经济，当时一些条件较差的铀矿床也匆忙上马建设，所以 经济效益普遍不好。进入80 年月之后，面对国家由打算经济向市场经济过渡，军工企业也必需以经济效益为中心的形势，对习惯了打算经济的铀矿冶工业系统来说，困难相当之多， 压力相当之大。在困难面前，铀矿冶的出路只有两条，一条是深化企业改革，一条是广泛承受工艺、技术对传统工艺进展改造。所以从“七五”到“九五”的十多年里，铀矿冶进展了 两次重大调整，对效益不好的、进展无望的铀矿冶企业进展关停并转；对根底较好保存下来 的铀矿冶企业，以推广地浸、堆浸、原地爆破浸出为中心的工艺、技术进展彻底技术改 造。坚决贯彻中心关于保军转民，国企改革一系列方针，以市场经济法则对企业安排制

度、用工制度等进展大胆改革，充分调动了企业与职工的乐观性；通过技术改造之后，革 了工艺，提高了工效，提高了企业的经济效益，一改铀矿冶包袱沉重、工艺技术落后、经济效益差的旧面貌，形成了一个队伍精、技术、效益好的的铀矿冶工业体系。十多年来围

绕铀冶工业调整改革作了很多工作，但是集中起来主要是作了两件事，一是进展机制创， 二是进展技术创，紧紧围绕这两件事进展改革与调整，才取得肯定成果，带来今日变化。与兄弟单位相比，铀矿冶系统在这两个创方面成果还是很小的，还必需虚心向先进部门学 习。历史已经证明，依靠机制创、技术创使铀矿冶开头走出逆境；铀矿冶工业今后的发 展也将有赖于在这两个方面多做工作。 21 世纪是中国经济大进展的世纪，也是中国矿业大进展的机遇，让我们举起机制创与技术创两把利斧，开山劈路，为我国矿业走向辉煌共 同努力。