论水溶采矿方法的名称和分类.pdf

6 ③ 一 中国井矿盐 1 9 9 9年第 3期 f 总 1 4 5期 盐 i‘ 开 采 湾 1 ． 论水溶 采矿方法 的名称和分 类 丁 ／ t - 明 中国轻 工总台盐业勘探 队 湖南长沙 4 1 0 0 1 4 关 键 词 查 查 叁 法 兰 兰 ， 、 ＼ 导言 水溶采 矿是根 据盐类矿物易溶于水 的特 性 ， 把水作溶剂注入矿床 ， 将矿床中的盐类矿 物 就地溶 解 ， 转 变成 流 动状态 的溶 液 卤 水 ， 然后进 行 采 集 、 输 送 的一 种新 型采 矿 方 法。在采矿学著作中， 水溶采矿通常被列入 “ 特殊采矿方法 ” 。 这种特殊采矿方 法与 常规 的“ 地下开采” 和“ 露天开 采” 方 法有很 大差 异 ， 它集 采 、 选 、 冶于一体 ， 动 用“ 化学工 艺学方法 ” ， 直接从矿 石中提取有益 组分 ， 而且提 取 的产 品不是 矿 石 。 而是 化学溶 液 ， 故 苏联 有 的学者把它列入 “ 化学采矿法” H Ⅱ 基里钦科 ， 1 9 5 8 。因 为溶 解有用成分 的物理化 学过程是在地下进 行的 ， 有的学者又称之 为“ 地下浸折” Ⅱ A 定不变 的状 态时 ． 再 进行 加碘 就可 以大 大提 高碘 的均匀 度 和碘盐 合格 率 ， 即使是使 用人 工滴加法加碘， 也完全可以使加碘合格率达 到 9 0 ％以上 。湘 滢 盐 矿没 有 安装 螺 旋 喂料 机缓 冲装置 ， 只是在 第 二级皮 带增加 导料 槽 生产相对稳定 采用人工加碘 ， 1 9 9 7年加碘 盐生产合 格 率 就达 到 了 8 9 ％。如 果 采用 垒 自动加碘设备 ， 井配套安装盐 层缓 冲喂料 、 导 流装置 ， 加碘合格率就会更 高 ， 完全可 以达 到 9 5％ 以上 。 接 子秤 圈 1 加碘盐层缓冲喂科f 工艺改进 示意圈 有关螺旋 喂料机 的直径 、 转速 选择 及缓 际 ， 通 过测算 每小 时平均 产量 和 最大瞬 时流 冲料斗容积 的确定 ， 应 根 据各企业 的生产实 量综 合计算确 定。 收稿 日 期 1 9 9 8 ． 0 5 ． 2 1 维普资讯 中国井矿t D1 9 9 9年第 3期 总 1 4 5期 7 - 库列 ． 1 9 4 9 ； 1 3 - r 巴甫洛 夫等 ， 1 9 7 2 。由于 这种 采矿工艺是在地质学 、 水文地质学 、 地球 化学 、 化学工 艺学 和采矿 学等学 科 的基 础上 形 成的 ， 又有 的学者把 它列 入“ 地球工艺采矿 法” H B 麦 利 尼 科 夫 、 B 阿 连 斯 ， 1 9 7 4 。美 国工程师 协会 把这种 特殊 采 矿方 法称之为“ 溶解 采矿法” 1 9 7 3 。我 国有 的学 者认为 ， 因为注入的是溶液 ， 采 出的仍是不 同 质的溶液 ， 故 名之为“ 液相开采” 武汉化工学 院矿 山系 ， 1 9 8 7 。有 的学者把溶解和浸 出有 用成分 的特 殊 采 矿 方法 统称 为 “ 溶 浸 采矿 ” 邹佩麟 等 ， 1 9 9 o 。 尽管各 国学者对这一新 型而 又古老 的采 矿方法的命 名尚不完 全一 致 ， 但在 漫长 的生 产实践 中， 经 过长期的研究试验 ， 水溶采矿 已 发展成为一 门独立 的应用科学 。 水溶采矿 既有着 悠久 历史 ， 而 又是 近百 年来 我国是 2 0世 纪 6 0年代 以来 才逐渐 引 起人们重视 ， 获得 了飞跃发展 ， 且 至今 尚在发 展 中， 故 存在 名 称不 尽相 同， 定 义不 够统 一 ， 分类 尚不完 善。这 虽 是 事物 发展 的必 经 过 程 ， 但作为一 门科学 ， 在蘑发展到一定 阶段 时， 其名称和分类应该规范和统一 。因此 ， 本 文试 图就水溶采矿 方法 的名称和分类提 出一 些肤 浅看法 ， 与 同仁们商榷。不 当之处 ， 敬请 指正 。 2水溶采矿方法的名称 近 4 O年来 ， 我国在 总结 水溶 采矿 实践 经 验 的基础 上 ， 研究试验 了各种水溶采矿方法 ， 其 中尤 以钻井 水 溶开 采技术 发展 较快 ， 已在 实际生产 中先后应 用的钻井水溶开采 法就 达 1 O余种之 多。但是 ， 有 的名称 不 统 一、 不严 谨 、 不规范 。例 如 ， “ 水 力压 裂连通 水溶 开采 法” ， 在专业 杂志 的有 关文章 包 括笔者 的文 章 中出现的名称有“ 水力压 裂法采 卤” “ 水力 压裂采 卤” “ 水力压 裂法采盐 ～钻井水溶压裂 法” “ 压裂法” “ 双井对流法～压裂连通法” 等， 名称很 不统 一 ， 也 不 规范 。 又如 “自然 连通 法” 这一名称不能反 映开采方法 的实质 ， 其实 质是靠 “ 溶蚀 ” 来 连通 的 ， 只是这 种溶蚀 未对 上溶加 以控制 ． 而 区别 于其他 溶蚀 连通方法 ． 故此 法 可 定 名 为 “自然 溶 蚀 连 通 水 溶 开 采 法 ” 。 各种水溶采 矿 方法 的命 名 ， 应符 台科 学 原理 ， 能反映开采方法和 工艺的实质 ， 傲到名 称和 内容相统一 ， 且 简单 明了 ， 便于记忆 。根 据这一命名 原则 ， 犹 如地 下 开采各种 采 矿方 法 的名称 空场 采矿 法 、 崩 落采 矿法 、 充填 采 矿法 ， 以及 细分 的各 种采 矿法 那样 ， 各种 水 溶采矿方法可分别命 名为 井 式水 溶开采法 、 渠式水溶开 采 法 、 井 渠组 台 式水 溶 开采 法 、 硐 室水 溶 开采法 、 钻 井水 溶 开采法 ， 以及 细分 的各种水溶 开采法 表 1 。 对于各种水 溶采 矿 方法 ， 人们在 实 际工 作 中习惯用 简称 。 当简 称符 台命 名原 则 ， 能 反映开采方法 和 工艺 的实 质时 ， 则该 简称仍 可沿用 。各种水 溶 采矿 方法 的 简称 ， 大 体 有 三种情况 一是省略 了“ 开采” 二字 ， 如井式水 溶开采法 简称 “ 井 式水 溶 法” ， 钻 井水溶 开采 法简称 “ 钻井水 溶 法” ； 二 是省 略 “ 水溶 开采 ” 四字 ， 如单井对 流水 溶开采法简称 “ 单井对流 法 ” ， 井组连通水溶 开采法简称 “ 井组连通法” 等 ； 三是省 略了“ 水溶 开采” 四字 或“ 开采” 二 字 后 ， 再将 名称 进一 步简 化 ， 如水力 压 裂连 通水溶 开采 法 简称 “ 压 裂 连通法 ” ． 井一 渠组 台式水溶开 采法 简称 “ 井一 渠 式水溶 法 ” ， 注 水溶盐一提捞开 采 法简称 “ 提 捞采 卤法 ” ， 注 水溶盐一抽汲开采法 简称 “ 抽 汲采卤法” 等 。 3 水溶采矿方法分类 恩格斯在 自然辩证法 一书中指出 “ 科 学分类就是 ⋯⋯运动 本身依据其 内部所 固有 的次序 的分 类 和排 列” 。我们 要将众 多 的水 溶采矿方法进 行科 学分 类 ， 应根据各 种 水溶 开采方法 的实质 ， 遵循其 内在 规律 、 次序分类 排列 ， 做到 “ 方 法” 排 列有 序 ， 内在联 系密切 ； 条理清晰 ， 层次 分 明。根 据这 一分类原 则 ， 再 维普资讯 8 中国井矿盐} 1 9 9 9年第 3 期 f 总 1 4 5期】 太 类 亚 类 小 娄 方 法 备 注 1井 式水 溶 开 采 法 井 括 号 内 式水溶 珐 为简 称 2粜 式 水 溶 开 采 法 槊 式水溶 珐 3 井一粜组合式水辩开 采法 井槊 式水 溶法 4 硐 室 术 溶 开 采 法 硐 室术溶 法 5 1洼水 溶 盐 5． 1 ． 1 注水 溶 盐一 提捞 开采 一撮捞 和抽 设 珐 提捞采卤法 开采 珐 提 捞 和 5 1 ．2 注水溶 盐抽 缓 开采 抽 疆 采卤珐 法 抽缓果卤法 5 ． 2 ． 1 简易 对流水 溶开 采 珐 简易 对流法 5 ． 2单 井 对 渡 柬溶开 采法 z g 5． 2 ． 2{ 由垫 对流 水 落 开采 法 油垫 对流 珐 井对流法 5 ． 2 ． 3气垫 对流 水 溶 开采法 气垫对漳珐 5 3 ． 1 1自然 溶 蚀 连通 水 溶 开采法 自然 溶蚀 连通法 5 ． 3 ． 1对流井 溶 蚀连 通术 5 ．3 ． 1 2 油垫建槽 连通术溶 溶开采珐 对流井溶蚀连通 开采 法 油垫 建槽 连通 珐 珐 5． 3 ． 1 3 气 垫建 槽 连 通水 溶 开采法 气垫建槽连通珐 5 钻井水溶开采法 5 ． 3 ． 2 水力压裂连通水溶 十别矿 山月 钻 井水 溶珐 开采法 压裂 连通珐 “ 吞 吐法 ” 5 ． 3 ． 3 ． 1 定 向斜 井连 通水 溶 开采 法 定 向斜井 连通 珐 5 ． 3井组 连通 5 ． 3 ． 3定 向井连通 东 溶 开 5 ． 3 ． 3 ． 2中小半 径 水 平井 连 柬涪开采挂 井 通木藩开采挂 中小半径水平 组连通法 采珐 定向井连通珐 井连通法 5 ． 3 ． 3 ． 3径 向水 平井 连 通水 尚在研究 溶开 采 珐 径 向 水 平 井 连 通 试 验 法 5 ． 3 ． 4 ． 1 对 流 建槽一 水 力压 裂黼木藩开采法 对 2 l c 建槽 压裂连 通法 5 ． 3 ． 4 组合连通水溶开采 5 ． 3 ． 4 ． 2 定向井一对流建槽 水溶开采法 定向井耐流建 法 组音连通法 槽连通 法 5． 3 ． 4． 3定 向井一 水力 压裂 尚无 生产 连通水溶开采法 定向井木 实 倒 溶崖通 法 回顾 以往 的有关著 作 和文章 包 括笔者 的文 章 的分类 ， 就感 到有些不 完善 了。这主要表 现在 以下 两个 方面 第一是原 有分类表 中未列人盐湖 固相矿 床水 溶开采方法 。 我 国是世 界盐类矿床水溶 开采最早 的国 家， 其中又以盐湖石盐矿床水溶开采最早。 现在 ， 盐湖 石盐矿 床 、 钾 盐矿 床 、 芒硝 矿床 等 维普资讯 中国井矿盐 1 9 9 9 年第 3期f 总 1 4 5 期 9 亦用 水溶 开采。盐湖 固相矿床水溶开采方法 与古代盐 类矿床 水溶 开采 方法 虽不 相 同 ． 但 溶解机理 是相 同 的 ， 而 且有 的水溶 开采 方法 相互渗透 ， 关系密切 。例如 ， 盐湖 固相矿床用 的井式 水溶 法 ， 其开 拓“ 浅 井” 可用古代 盐类 矿床 水溶 开采 所常用 的“ 钻井” 取 代 ； 井 式水 溶法用抽汲 式采 卤， 此亦 为钻 井 水溶法 中 的 一 种开采方 法 ． 所 不同 的是 ， 早期浅井用水 车 车卤水 ， 现在亦用水 泵抽汲 卤水 ， 只是水泵 的 扬程 较低 而 已。 因此 ， 水溶 采 矿方 法应包 括 盐湖 固相 矿床水溶开采法 。 第二是有些 水溶 开采法 出现较早 ， 且 至 今仍 处在发展 中的方法 如定 向井连通法 、 组 合连通法 等 ， 未列入分类表中。 6 0年代 初 ， 乌克兰 新卡 尔法根盐矿 施工 倾 斜 5 0 。 的 定 向斜井 ， 至 盐层 附 近逐 渐 转变 成水平 井 ． 使 水平 井 与另一 口井 用油垫 对 流 法建槽 ， 形成 一定 直径 的溶 洞 ， 实 现 了连 通 ． 最后 用井组连通法开采 。是为先进 的定 向井 连通法 的最早例证 。 随着钻井技 术 的进步 ， 定 向井 连通 法 已 由定向斜井 连通 ， 发展 成 中小 曲率半 径水 平 井连通 如湘衡盐 矿 2 3 O 8 ～2 3 0 9两 口中 曲率 半径 水平 井 ， 其 交会 点 坐标误 差很 小 ， 经 2 7 小时对流建槽 ， 即溶蚀连通 。 目前正在研 究 试验更先进 的径 向水 平井 超短 曲率 半径 水 平井 连通工 艺。 先后 采用两种方法而实现连通 的组合连 通法 如 对流 建槽一 压裂连通法 、 定 向井 对 流建槽连通 法等 ， 其 连通 的成功率 高 ， 已在 生产 中推广 应用 。 这些 尚处于 发展 中 的先 进方 法 ， 应列 入 水溶采 矿分类表 中。 在 总结 分类经 验 的基础 上 ， 根据 前述 分 类原则 ， 水溶采 矿方法分类情况 如下 首先 ， 水溶采 矿方 法根 据开 拓方 法舶 不 同， 可分为五大类 井式水溶法、 渠式水溶法、 井一 渠式水溶 法 、 硐室水溶 法和钻井水溶 法。 前三种方法 用 于盐湖 固相 矿床水 溶 开采 ； 后 两种方法用 于古代 盐 类 矿床水 溶 开采 ， 其 中 硐室水溶法 仅适 合用 于矿 石 品位 低 、 水不溶 残 渣膨 胀系数 较大 的盐 类矿 床 如低 品位 石 盐矿床 、 钙 芒硝矿床等 。 其次 ， 钻井水溶法根 据开采单元 的不 同， 可分 为单 井水 溶法和井组连通法 这两 种方 法用 于开采处 于相对 密 闭状态 的盐类 矿床 ， 其注 水溶 盐和采 集 卤水 由 同一 系统 构成 ， 即 从一 口井 内注入 淡水 ， 溶解 盐层生成卤水后 ， 再 利用 注水余 压使 卤水 从该 井 或该 井组其 他井 返 回地 面 。由于 注水 与采 卤属 同一 系 统 ． 注水亦系采 卤； 注水数分钟后即返 出卤水 ， 停 止注水半小时至 1 小时左右亦停止出卤。 用 钻井水 溶法开采非密 闭状 态的盐 类矿 床则 不同， 其注 水溶 盐 和采集 卤水 由密切关 联 的两个 系统构 成 即先 由注 水 系统 从 一 口 井 内注入淡水 ， 溶解 盐层 生成 卤水后 ， 再 由另 一 套 采 卤系统从该井 或该井组其他井 采集 卤水 ， 其注水 和采 卤一般不在 同一时间进行 ， 是 为注水溶 盐一 提 捞和抽 汲 开采 法 简 称提 捞 和抽 汲采卤法 。这 种方 法既可用于单井 ． 又可用 于 已连 通 的井 组 ， 是 钻井水 溶 法 中一 个独立的分枝 。 综上所述 ， 钻井水溶法 可根据开采单元和 注水采卤系统的差异 ， 划分为三个亚类 单 井对流法、 井组连通法、 提捞和抽汲采卤法 。 第三 ， 在钻井水 溶法的三个亚类 中 1 提捞 和抽 汲采 卤法 根据 采 卤方 式 的 不 同， 可细分为两种方 法 提捞 采 卤法和抽 汲 采卤法。其中提捞 采 卤法 因 能耗 高 ， 生产 能 力小 ， 生产成 本高而 于 6 0年代 停 用 ， 但 在 我 国地下卤水和盐矿水溶开采 中长期使用， 发 挥 了重要作用 ， 故 仍列人分类表 中 ； 抽 汲采 卤 法主要用于深 井潜 卤泵进行 采 卤， 适 用 于非 密闭性盐 类矿 床进行 水 溶开采 ， 目前 主要用 于老水采矿 山进行后期开采 。 2 单井对流法根据是否控制上溶和控 制上溶 的方法不 同 ， 可细分为三种方 法 简易 对流法 、 油 垫对 流法和气垫对流法 。 维普资讯 1 0 『 口 一 f 中国井矿 r． 1 9 9 9年第 3期 总 1 4 5期 T 5 聚能切 割在岩盐 卤井事故 处理 中的应用 √ 王遵 杰李建平 王平杨建坡河 南豫 昆精制盐厂 河南 叶县4 6 7 2 0 0 一 ～ 摘要 本 文针对岩 盐卤井在 采卤生产 中 ， 造 成项板垮 塌 、 技 术套 管严重 弯曲变 形的井下事故， 利用聚能切割技术方法进行 了总结， 并成功地修复 了K Y 3卤井事故， 取得 了良好的经济效益和社会效益。 关键 词 聚 能切割岩盐卤井事故处理 1 基本 情况 我 厂 K 卤井 完井 于 1 9 9 2年 1 0月 ， 为 裸眼完井 ， 完 井后 即投入 建槽使 用 。完 _井 井 深 为l 6 2 3． 6 9 m， 。 1 7 7 mm 技 术 套 管 下 深 1 5 7 0 ． 5 4 m， a 8 9 r r a中心管下深为 1 6 1 1 ． 0 8 mo截 止 1 9 9 7年 1 2月 底 ， 该井 累计运 行 2． 5 6 8万 小时； 总采卤量 1 5 0 ． 6 万标方 ； 计算溶腔半径 为 2 2 ． 8 too 1 9 9 7年 1 2月 9日， 因突然停 电 而停井 。来 电后 发 现井 内运行 压力 下 降 ， 注 水量明显增 大 ， 出 卤浓度 聚 降且 混浊 初 步 判断为顶板垮塌 、 中心管断裂 或中心管穿 L 。 在提 管检 查时发 现 中心 管被卡 ， 经反 复上提 下放解卡 ， 解 卡 最大 拉 力为 4 5 0 KN， 提 出中 心管 1 5 6 0 ． 8 5 m， 下 部 1 ． 5 m 严重弯 益变形。 1 9 9 8年 6月 ， 我厂成 功的利用 聚能切 割 技术对 K 井进行 了修 复 ， 取得 了 良好 的社 会 效益和经济效益 。 3 井组连 通法根 据连通方 法的不同 ， 可 划分为四小类 对 流井 溶蚀连通 法、 压裂连通 法 、 定 向井连通法 和组 合连通法 。 第 四 ， 在井组连通法 的四小类 中 1 对 流井溶 蚀连 通法根 据是否 控 制上 溶和控制上溶 的方法 不 同 ， 可细分为 三种 方 法 自然溶蚀连通法 、 油垫建槽连通法和气垫 建槽 连通法。 2 在应 用 压 裂 连 通法 时 ， 值得 提 出的 是 ， 有个 别矿 山未 实现 压裂 连通而改 用“ 吞吐 法” 开采 。即往井下 注入 一定数 量 的高 压淡 水 ， 溶解 盐层 生成 卤水后 ， 再停 止 注水 ， 并 打 开并 V I 阀门利用并 底余 压从 该并 返 出卤水 ， 进行 生产 如安棚碱矿 。 由于在密闭条件下 周而 复始 地往下 注高 压淡 水 ， 使压裂 裂 隙不 断延 伸 ， 有 的用 “ 吞 吐法” 实现 了两并连通 如 淮 阴盐矿 。但此法易造成矿层顶 、 底 板的破 坏和地层充水 ， 影 响其 他水 溶 开采方 法 的应 用 。在裂隙发育地 区更是 如此 。因此 ， “ 吞吐 法” 虽然 已在实 际生 产 中应用 ， 但并不是 一个 好方 法， 不宜推广应用 ， 故未列入分类表 中。 3 定 向井连通 法根据定 向井 的类 型 可 细分为三种方法 定 向斜井连通法 、 中小半径 水平井连通 法和径向水平井连通 法。其 中径 向水平井连 通法虽 然 尚在 研究试 验 中， 但此 法最先进 ， 最有 发展前 景 ， 故列 入分类 表中 4 组合连通法因其两种组台的方法不 同 ， 可构成若 干种 方法 。但 已在 生产 中应用 或有 应用前 景的 ， 主要有 三种 方法 对流 建槽 含油垫和 气垫对 流建槽 压裂 连通 法 、 定向井对流建槽 含油垫和气垫对流建 槽 连通法 、 定向并 压裂 连通法 等。 水溶采矿方法分类 如表 l所示。 收稿 日期 l 9 9 8 l 1 ． 1 6 盐 维普资讯