湘浬盐矿单井对流法开采实例

钻井汲取地下天然卤水制成的盐和开采地下岩盐经加工制成的盐。

生产历史悠久(见制盐技术史)。

生产过程分采矿与制盐两大部分。

地下天然卤水用提捞法、气举法或潜卤泵汲取；岩盐根据矿床地质、赋存条件及品位高低，分井巷开采(旱采)和水溶开采。

制盐长期用圆锅、平锅煎熬。

19世纪末以来，逐步采用真空蒸发、热压蒸发、真空与热压并用等先进技术制盐。

岩盐旱采开凿井筒和地下巷道，通达矿层，使井下与地面构成完整的运输、通风等系统，从地下直接采出岩盐。

矿井开拓方式有竖井、斜井和平硐3种（图1）。

井矿盐旱采所得的岩盐，如品位高，可直接粉碎、筛分得到成品；如品位较低，则将矿石溶解成卤水，净化后再蒸发结晶成盐。

竖井开拓利用直接与地面相通的竖井和相应的水平巷道采掘岩盐。

对各种地质条件的岩盐矿床适应性较强。

对倾斜角度较大、埋藏较深、围岩不够稳固、产量较大的矿床尤为适用。

斜井开拓利用与地面直接相通的倾斜巷道和相通的水平巷道采掘岩盐，适于倾斜角度不大、埋藏较浅、围岩稳定的矿床。

平硐开采利用与地面直接相通的水平巷道和上、下山道等进行采矿作业。

适用于地形切割很深而陡峻，矿体一部分埋藏在水平侵蚀基准面以下的岩盐矿床。

岩盐水溶开采分峒室水溶开采和地面钻井水溶开采。

前者大都是在房柱法旱采的基础上建造峒室，然后向峒室注满淡水,静溶矿石,得到高浓度卤水，再抽至地面作为制盐原料；后者是在地面钻井通达岩盐矿体，注水溶解岩盐，卤水返至地面。

钻井水溶开采常用的有单井对流、油（气）垫、水力压裂等方法。

单井对流法中心管下至盐层底部，技术套管下至盐层顶部。

淡水从中心管注入，溶解岩盐，卤水从中心管与套管之间的环隙返出（正循环,图2）,也可将淡水从中心管与套管之间的环隙注入,卤水经中心管返出（反循环）；两种循环方式视不同情况交替使用。

单井对流采盐分3个阶段：①建槽期,一般采用正循环操作，注入淡水,溶解盐层,逐渐扩大溶腔；当注水量与岩盐溶解量趋于平衡、采卤量与出卤浓度达到设计能力时，即转入生产阶段；②生产期，大多采用反循环操作，以便取得浓度较高的卤水，并可防止泥沙堵塞管道；③衰老期，盐层溶腔扩大至最大溶蚀半径，顶板大面积暴露，卤水浓度明显降低，影响制盐能耗，不能维持正常生产。

岩盐矿区水溶开采涌突水成因分析体系初探：以南方某矿区为例向绍棚;金晓文;史婷婷;向柳;陈植华【摘要】岩盐矿物的开采多利用其易溶于水的特性以水溶开采法为主，此方法在开采过程中易发生涌突水事故，影响生产进程、破坏地下水环境、威胁居民用水安全。

目前对于岩盐矿区水溶开采相关研究多集中在开采理论和方法上，鲜有针对诱发涌突水事故成因分析的研究。

在此背景下，作者在完成南方某岩盐矿事故调查分析基础上，并收集参考了多个相关领域事故成因分析，归纳总结了溶腔稳定性、地质因素、工程因素、腐蚀因素等四大岩盐矿区涌突水影响因素，通过对开采初期单因素间的逻辑关系分析认识，总结四种诱发反应链分析思路，对事故作综合分析论述，构建了“单因素分析→诱发反应链分析→综合分析”岩盐矿区涌突水成因多级分析体系，并采用多级分析方法对南方某岩盐矿区涌突水事故进行综合分析，以期在一定程度上丰富岩盐矿区水溶开采涌突水成因分析体系，同时为解决其他盐类矿山出现的此类问题提供参考案例。

%As salt minerals are easily dissolved in water ,solution mining method is commonly adopted for salt minerals mining. Water inrush is more common during the mining ,affects the production process , destroys the environment of groundwater and poses a threat to resident drinking water security. At present , the research of solution mining in rock salt mining area mainly focus on theories and methods rather than genesis analysis of water inrush. In this background ,the author surveys and analyzes a water inrush of rock‐salt mine in south area and consults genesis analysis of accidents in some related research fields ,then summarized four factors affecting water inrushin rock salt mining area including stability of cavern , geologicalfactors ,engineering factors and corrosion factors. Through analyzing the logical relationship between the single factors during early exploitation , summarizing four kinds of evoked response chain analysis methods , building multilevel analysis system ,"single factor analysis → evoked response chain analysis→comprehensive analysis",towards genesis analysis of water inrush in rock salt mining area. In this paper ,the system is used to comprehensively analyze the cause of water inrush in salt mining area in the south of China ,expecting to enrich the analysis systems and provide reference for solving such problems in other salt mine area at the same time.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2014(000)012【总页数】8页(P87-94)【关键词】岩盐;水溶开采;涌水;充水通道;成因分析【作者】向绍棚;金晓文;史婷婷;向柳;陈植华【作者单位】中国地质大学武汉环境学院，湖北武汉430074;中国地质大学武汉环境学院，湖北武汉430074;教育部长江三峡库区地质灾害研究中心，湖北武汉430074;中国地质大学武汉环境学院，湖北武汉430074;中国地质大学武汉环境学院，湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TS3盐是人类不可缺少的营养素，也是化工产业的基础原料，在国民生活生产中占有十分重要的地位[1]。

3.5盐类矿床地下水溶开采本章提要介绍盐类矿床水溶开采的特点,盐类矿床的工业特征,重点介绍水溶开采的基本原理，水溶矿山地下开采的开拓方法和开采方法，钻井水溶法的钻前准备与完井，各种地下采矿方法的工艺、设备、优缺点与适用条件。

3.5.1概论盐类矿物的共性是能溶于水，不同的盐类矿物溶于水的难易程度不同。

盐类矿床是盐类物质在地质作用过程中，在适宜的地质条件和干旱的气候条件下，水盐体系天然蒸发、浓缩形成的天然卤水和化学沉积矿床。

水溶开采是根据盐类矿物易溶于水的特性，把水作为溶剂注入矿床，在矿床进行物理化学作用，将盐类矿物就地溶解，转变为溶液—卤水，然后进行采集与输送的一类采矿方法。

它在氯化物（石盐、钾石盐）、硫酸盐（无水芒硝、芒硝、钙芒硝）、碳酸盐（天然碱）等盐类矿床的开采中得到广泛运用，取得了良好的技术经济效果。

3.5.1.1水溶开采的特点水溶开采融采矿与选矿为一体，在盐类矿床所在地进行物理化学加工，使用最廉价的溶剂—水或淡卤（有的矿床加助溶剂如氢氧化钠等）溶解矿物，把泥沙等杂质留在原地。

水溶开采的优点是工艺简单，钻井代替了常规的地下井巷，开拓工程量少，基建时间短，基建投资不到常规地下开采的四分之一，生产成本下降80～90％；常规开采深度超过1000m 后常遇到深部地压和地热增温等困难，钻孔则可以容易地超过3000m，在一定条件下可提高盐类矿床的矿石采收率；管道化生产，采卤和输卤实现自动化，工人在地面完成操作，安全生产条件好，劳动生产率高；盐类矿物溶解取走后，矿渣留在原地，不对地面环境造成污染。

水溶开采存在的问题是基本理论和开采方法还不够完善，矿石采收率一般较低，少数矿山诱发地质灾害，出现地面沉降和冒卤。

3.5.1.2盐类矿床的工业特征除了矿床的一般工业特征外，盐类矿床的下列特性受到特别关注。

⑴盐类矿石与围岩的工业性质：①可溶性。

盐类矿物的溶解度与温度、压力有关，溶解速度受矿石品位、化学成分、结构构造、温度、压力、溶液浓度、布水方式、溶液动态、溶液磁化等因素的影响。

湘澧盐矿矿山地质环境治理工程抽水实验及分析报告一、地质灾害状况湖南省湘澧盐矿建矿于1969年，已经开发二个采区，采用钻井水溶法开采岩盐。

先后于一二采区分别出现不同程度的地面沉降、地面冒卤地质灾害。

地面沉降引起建筑物（主要是民房）破坏，水利工程破坏，稻田倾斜等问题；地面冒卤造成农田污染，地表水体污染，给当地居民的生产生活带来影响。

地面沉降有4处，地面冒卤有6处之多，原一采区由于采矿终结以及矿山采取了一定治理措施，沉降趋于稳定，冒卤基本终止。

现二采区明显的冒卤点有三处。

冒卤的原因主要是采矿活动造成一定的采空区域，采空区内滞留卤水活化原有地质构造，导通裂隙，卤水上行于地表露头造成。

岩盐的波松比较高，接近0.5，岩盐的直接顶板为钙芒硝泥岩，钙芒硝泥岩的力学性质不均一，在长期的地质作用下，形成了许多张性的裂隙，这些裂隙中又被蠕变的岩盐固体入侵，使岩盐顶板极其破碎。

采矿过程中溶腔直径只需发展到数米，顶板中的岩盐和钙芒硝被溶解，采矿后期会造成大规模的冒顶，使溶腔接触波及地表的主构造的机会增多。

溶腔及破碎带与这些构造沟通，会进一步引起构造的活化，卤水在地压的作用下沿这些构造上升，达到基岩表面，在第四系表土层中位置较低的地方露头，这就是地面冒卤。

本区域内没有地下水活动，仅存在地表潜水和裂隙水。

采空区中由于冒顶，实际被矿渣充填，采空区外围的破碎带也与充填后的采空区类似，卤水在这种充填与碎裂介质中的运动类似地下水的渗流运动。

二、治理方案的基本原理治理方案主要考虑的是降低卤水的水位，使卤水不进入第四系地层，从根本上防止地表水体和农田的污染。

选定治理工程井的原则：1.在采空区的外围，从矿层中的空间位置来看，处于较低的区域，保证有足够的抽水影响半径（见平面布置图）；2.处于比较稳定的区域，便于钻井施工，能够保证井筒在一定期限内不被破坏，以保证抽吸设备安全运行的区段；3.钻井位置不能离原有卤井太远，能够保证钻井在较短时间内通过盐层与原来的采空连通，有稳定可靠的通道（见溶腔分析图）。

湖盐矿床开采方法根据湖盐矿床的相态和性质，其开采形式有三种：一是露天开采，直接采出固相石盐矿石；二是充水溶解石盐矿石成卤水，然后抽取人工卤水和盐湖天然卤水开滩晒盐；三是在石盐矿石采出后空场内滩晒晶间卤水得到再生盐。

总之，湖盐矿床都是露天开采。

开采方法按照机械化水平和劳动强度可分为机械开采和人工开采，其中机械开采又细分为联合采盐机开采、采盐船开采、控制挖掘机开采等。

1.联合采盐机开采法在清除沙盖、疏松盐盖后用联合采盐机采盐：起动盐浆泵—切削、松碎矿层成盐粒并与晶间卤水均匀混合形成盐浆—盐浆泵及输盐管道—水力旋流器增浓后经弧形筛脱水—原盐经提升机进入装料溜槽—装车。

联合采盐机开采法要求：可采矿层厚度不小于2～3 m；矿层表面平整，具有一定的承载能力，一般需大于0.5MPa；矿床中须有晶间卤水，其水位既不能高于盐盖面，也不能低于盐盖面0.3 m。

2.采盐船开采法采盐船按其采盐装置的性能可分为：绞吸式采盐船、链斗式采盐船、斗轮式采盐船、抓斗式采盐船、铲扬式采盐船等5类。

采盐场内的运输方式有：水力管道输送、盐驳运输、汽车运输或小火车运输等。

不同形式的采盐船与不同的场内运输方式相组合，可形成绞吸式采盐船与水力管道组合开采法、绞吸式采盐船与汽车(或小火车)组合开采法、链斗式采盐船与驳船组合开采法、斗轮式采盐船与水力管道组合开采法等多种组合开采方法。

此外，抓斗式采盐船与铲扬式采盐船，前者适用于表层卤水较深、盐层松碎的矿区，后者在各种情况下均可使用。

3.挖掘机开采法挖掘机配备有正铲、反铲、拉铲和抓斗共4种基本装置，可根据开采需要进行选择。

正铲挖掘机多用来剥离无水的覆盖层，开采容易疏干的盐矿层；反铲挖掘机和斗链式挖掘机用来开采表面具有一定承载能力的充水矿层，其采掘深度一般为5～8 m，也可用于挖掘沟渠；拉铲挖掘机和抓斗挖掘机用于开采厚度较大的充水矿层，只是生产效率较低，也可用于挖掘船窝和沟渠。

4.手工开采法手工开采前，首先选择位置并合理规划。