一種單井溶解法開採可溶鹽礦的布井開採新方法
2023-05-31 09:05:26 1
專利名稱：一種單井溶解法開採可溶鹽礦的布井開採新方法
技術領域：
本發明涉及一種地下採礦方法，特別是一種單井溶解法開採可溶鹽礦的布井開採新方法。
背景技術：
在現有技術中，與本發明最接近的單井溶解法開採可溶鹽礦的布井開採方法是單井對流法，該方法採用獨立的單井進行開採，鑽井時將每個單井一直鑽到可溶鹽礦床的底板，然後進行溶解開採，每個單井開採後形成一個溶腔，所形成的溶腔均在底板的附近的同一個水平層面上，並要求各溶腔之間不能溶通，各單井之間在地表上的布置沒有規則。其缺陷在於開採後形成的溶腔全部都在可溶鹽礦底板附近的同一水平層面上，而處於中上部直至頂板部分的可溶鹽礦得不到開採，從而使得開採率低，一般都在10％左右，這樣，不但提高了開採成本，也浪費了資源；而作業過程中，為了提高開採率，只能向溶腔的上部或側部繼續上溶或側溶，如果向溶腔的上部上溶，則溶腔的高度加大，可溶鹽礦上層礦柱變薄，很容易塌陷，如果向側部側溶，則溶腔的跨度增大，這樣容易使溶腔之間形成的可溶鹽礦礦柱變薄甚至溶通，從而大大提高了坍塌事故的發生率，帶來重大的安全與環保問題。
技術內容本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種在保證開採安全與環保的前提下，提高可溶鹽礦開採率的單井溶解法開採可溶鹽礦的布井開採新方法。
本發明所要解決的技術問題是通過以下的技術方案來實現的。本發明是一種單井溶解法開採可溶鹽礦的布井開採新方法，採用多個獨立的單井進行開採，每個單井開採後形成一個溶腔，且溶腔之間互不溶通，其特點是，開採後形成的溶腔分布在至少2個水平層面上，上層溶腔底部與下層溶腔頂部之間留有礦層，每個溶腔在垂直面上的投影均不相交且不重疊。這樣，開採後形成的溶腔就可以分布在整個可溶鹽礦的上、中、下各個部分中，而不是僅僅分布在可溶鹽礦底板附近，並且每個溶腔在垂直面上的投影均不相交且不重疊，使溶腔可以達到其極限跨度與高度而互不溶通，從而大大提高了開採率，開採後留下的礦柱相互之間首尾連接，相互支撐，並與溶腔形成近似的蜂窩狀結構，從而使整個可溶鹽礦在開採過程中非常穩固，不易坍塌，保證了開採的安全性與環保性，而開採後形成的溶腔分布的層面的多少，在很大程度上取決於所開採的可溶鹽礦的礦體的厚度，一般地，礦體越厚，則開採後所形成的溶腔分布的層面越多。
本發明所要解決的技術問題還可以通過以下的技術方案來進一步實現。以上所述的一種單井溶解法開採可溶鹽礦的布井開採新方法，其特點是，地表上相互鄰近的單井的採用等距布置。這樣，可以使單井布置更為均勻，可以進一步提高開採率。
本發明所要解決的技術問題還可以通過以下的技術方案來進一步實現。以上所述的一種單井溶解法開採可溶鹽礦的布井開採新方法，其特點是，上層溶腔底部與下層溶腔頂部之間留有的礦層厚度為20-50米。這樣，所留的礦層可以進一步保證開採的安全。
本發明所要解決的技術問題還可以通過以下的技術方案來進一步實現。以上所述的一種單井溶解法開採可溶鹽礦的布井開採新方法，其特點是，相鄰層面上相鄰溶腔之間所留的礦柱寬度為40-80米。這樣，便於控制可溶鹽礦開採的進行，進一步提高開採率，保證開採的安全。
本發明所要解決的技術問題還可以通過以下的技術方案來進一步實現。以上所述的一種單井溶解法開採可溶鹽礦的布井開採新方法，其特點是，地表上相互兩兩鄰近的3個相鄰單井的中心連線為正三角形。這樣，可以使得單井的布置更為均勻，可以進一步提高開採率，而且可以使開採後溶腔與礦柱形成的蜂窩狀結構更為規則，從而更為穩固，進一步降低了坍塌事故的發生率。
用本發明的方法時行開採時，為了保證開採的安全以及環境保護的要求，應當控制好溶腔腔體的最大高度(用H0表示)以及溶腔腔體的極限跨度(用L極)，以防止坍塌。
溶腔腔體的計算公式是H0＝H×(K0-1)其中，K0為巖石碎脹係數
H0為溶腔腔體最大高度H為溶腔頂部至地表的垂直距離其中巖石碎脹係數K0是一定的，是固有的特性，H為溶腔頂部至地表的垂直距離則可以通過測量、計算得到，所以溶腔腔體的最大高度是可以通過上述公式計算得到。
溶腔腔體的最大跨度則可以根據前蘇聯斯列薩夫空場極限跨度公式進行計算，L極＝1.73(σ拉×H/γ)1/2其中，L極——極限跨度(m)γ——巖石容重(T/m3)σ拉——巖石抗拉強度(Kg/cm2)H——開採深度(m)其中，γ、σ拉、H對於具體的可溶鹽礦來說都是可以測到，所以根據該公式可以計算出溶腔腔體的極限跨度。
根據上述二個公式，可以分別計算出溶腔腔體的最大高度與極限跨度，從而可以控制可溶鹽礦開採限度，以確保在覆蓋層不坍塌的前提下最大限度的提高可溶鹽床的開採率，從而保證開採安全與環保要求。
與現有技術相比，本發明的優點主要體現在以下幾個方面一、提高了開採率，開採率可以達到20-30％，是現有技術的2-3倍，降低了開採成本，充分利用了資源，二、單井的生產能力強，其滷水產量為15～20立方米/小時；三、開採後的溶腔與礦柱形成了蜂窩狀結構，使整個開採過程更為安全，避免了坍塌事故的發生，在保證開採安全與環保問題的前提下最大限度地提高了開採率，解決了現有技術中的開採率與安全環保問題之間的矛盾。
圖1為本發明的布井示意圖。
圖2為圖1的A-A向剖視圖。
圖3為圖1的B-B向剖視圖。
具本實施方式下面對照附圖，進一步描述本發明的技術實施方案。本發明所列舉的具體實施方式
只是對本發明的較佳技術實施方案進行說明，而並不是局限於所列舉的幾種。
實施例1。參照圖1、2、3，設有一可溶鹽礦床，礦體埋深190米，礦體厚度150米，巖石溶重γ＝2.0噸/立方米，巖石抗拉強度σ拉＝18公斤/平方釐米，巖石碎脹係數K0＝1.2，利用本發明的單井溶解法開採可溶鹽礦的布井開採新方法對該礦體進行開採，採用多個獨立的單井進行，每個單井開採後形成一個溶腔，且溶腔之間互不溶通，開採後形成的溶腔分布在2個水平層面上，上層溶腔底部與下層溶腔頂部之間留有礦層，所留的礦層厚度為30米，每個溶腔在垂直面上的投影均不相交且不重疊。根據極限跨度與最大高度公式計算出溶腔的極限跨度L極＝71米，溶腔的最大高度H0＝38米，開採時確定第一層(上層)溶腔跨度為70米，溶腔高度為35米，再保留30米的護頂礦層，再根據溶腔的極限跨度與最大高度公式計算可得第二層(下層)溶腔跨度為80米，溶腔高度為55米，相鄰層面上相鄰溶腔之間所留的礦柱寬度為60米，單井溶腔跨度與礦柱寬度確定井距，井距值即就是礦柱與二分之一單井溶腔跨度之和。
實施例2。參照圖1、2、3，設有一可溶鹽礦床，礦體埋深170米，礦體厚度200米，巖石溶重γ＝2.2噸/立方米，巖石抗拉強度σ拉＝25公斤/平方釐米，巖石碎脹係數K0＝1.2，利用本發明的單井溶解法開採可溶鹽礦的布井開採新方法對該礦體進行開採，採用多個獨立的單井進行，每個單井開採後形成一個溶腔，且溶腔之間互不溶通，開採後形成的溶腔分布在3個水平層面上，上層溶腔底部與下層溶腔頂部之間留有礦層，所留的礦層厚度為20米，且每個溶腔在垂直面上的投影均不相交且不重疊，地表上相互兩兩鄰近的3個相鄰單井的中心連線為正三角形。根據極限跨度與最大高度公式計算出溶腔的極限跨度L極＝76米，溶腔的最大高度H0＝34米，開採時確定第一層(上層)溶腔跨度為70米，溶腔高度為30米，再保留20米的護頂礦層，再根據溶腔的極限跨度與最大高度公式計算並確定第二層(中層)溶腔跨度為90米，溶腔高度為40米，第三層(下層)溶腔跨度為95米，溶腔高度為60米，剩餘10米礦層留作底板，相鄰層面上相鄰溶腔之間所留的礦柱寬度為50米，單井溶腔跨度與礦柱寬度確定井距，井距值即就是礦柱與二分之一單井溶腔跨度之和。
實施例3。參照圖1、2、3，設有一可溶鹽礦床，礦體埋深120米，礦體厚度380米，巖石溶重γ＝2.4噸/立方米，巖石抗拉強度σ拉＝16公斤/平方釐米，巖石碎脹係數K0＝1.2，利用本發明的單井溶解法開採可溶鹽礦的布井開採新方法對該礦體進行開採，採用多個獨立的單井進行，每個單井開採後形成一個溶腔，且溶腔之間互不溶通，開採後形成的溶腔分布在4個水平層面上，上層溶腔底部與下層溶腔頂部之間留有礦層，所留的礦層厚度為40米，且每個溶腔在垂直面上的投影均不相交且不重疊，地表上相鄰兩個單井的井距全部相等，根據極限跨度與最大高度公式計算出溶腔的極限跨度L極＝49米，溶腔的最大高度H0＝24米，開採時確定第一層(上層)溶腔跨度為45米，溶腔高度為20米，再保留40米的護頂礦層，再根據溶腔的極限跨度與最大高度公式計算並確定第二層溶腔跨度為60米，溶腔高度為40米，第三層溶腔跨度為70米，溶腔高度為60米，第四層溶腔跨度為80米，溶腔高度為80米，剩餘20米礦層留作底板，相鄰層面上相鄰溶腔之間所留的礦柱寬度為50米，單井溶腔跨度與礦柱寬度確定井距，井距值即就是礦柱與二分之一單井溶腔跨度之和。
實施例4。參照圖1、2、3，設有一可溶鹽礦床，礦體埋深100米，礦體厚度570米，巖石溶重γ＝1.9噸/立方米，巖石抗拉強度σ拉＝20公斤/平方釐米，巖石碎脹係數K0＝1.3，利用本發明的單井溶解法開採可溶鹽礦的布井開採新方法對該礦體進行開採，採用獨立的單井進行，每個單井開採後形成一個溶腔，且溶腔之間互不溶通，開採後形成的溶腔分布在5個水平層面上，上層溶腔底部與下層溶腔頂部之間留有礦層，所留的礦層厚度為30米，且每個溶腔在垂直面上的投影均不相交且不重疊，地表上相鄰兩個單井的井距全部相等，且為？米。根據極限跨度與最大高度公式計算出溶腔的極限跨度L極＝46米，溶腔的最大高度H0＝25米，開採時確定第一層(上層)溶腔跨度為40米，溶腔高度為20米，再保留30米的護頂礦層，再根據溶腔的極限跨度與最大高度公式計算並確定第二層溶腔跨度為70米，溶腔高度為40米，第三層溶腔跨度為80米，溶腔高度為60米，第四層溶腔跨度為90米，溶腔高度為80米，第五層溶腔跨度為110米，溶腔高度為100米，剩餘20米礦層留作底板，相鄰層面上相鄰溶腔之間所留的礦柱寬度為75米，單井溶腔跨度與礦柱寬度確定井距，井距值即就是礦柱與二分之一單井溶腔跨度之和。
權利要求
1.一種單井溶解法開採可溶鹽礦的布井開採新方法，採用多個獨立的單井進行開採，每個單井開採後形成一個溶腔，且溶腔之間互不溶通，其特徵在於，開採後形成的溶腔分布在至少2個水平層面上，上層溶腔底部與下層溶腔頂部之間留有礦層，每個溶腔在垂直面上的投影均不相交且不重疊。
2.根據權利要求1所述的一種單井溶解法開採可溶鹽礦的布井開採新方法，其特徵在於，地表上相互鄰近的單井的採用等距布置。
3.根據權利要求1或2所述的一種單井溶解法開採可溶鹽礦的布井開採新方法，其特徵在於，上層溶腔底部與下層溶腔頂部之間留有的礦層厚度為20-50米。
4.根據權利要求1或2所述的一種單井溶解法開採可溶鹽礦的布井開採新方法，其特徵在於，相鄰層面上相鄰溶腔之間所留的礦柱寬度為40-80米。
5.根據權利要求1所述的一種單井溶解法開採可溶鹽礦的布井開採新方法，其特徵在於，地表上相互兩兩鄰近的3個相鄰單井的中心連線為正三角形。
全文摘要
一種單井溶解法開採可溶鹽礦的布井開採新方法，採用多個獨立的單井進行開採，每個單井開採後形成一個溶腔，且溶腔之間互不溶通，其特點是，開採後形成的溶腔分布在至少2個水平層面上，上層溶腔底部與下層溶腔頂部之間留有礦層，每個溶腔在垂直面上的投影均不相交且不重疊。其優點是開採率高，可達20－30％，是現有技術的2－3倍，降低了開採成本，充分利用了資源，二、單井的生產能力強，其滷水產量為15～20立方米/小時；三、開採後的溶腔與礦柱形成了蜂窩狀結構，使整個開採過程更為安全，避免了坍塌事故的發生，在保證開採安全與環保問題的前提下最大限度地提高了開採率，解決了現有技術中的開採率與安全環保問題之間的矛盾。
文檔編號E21C41/20GK1415842SQ0214843
公開日2003年5月7日 申請日期2002年12月1日 優先權日2002年12月1日
發明者張春方, 羅亮 申請人:化學工業部連雲港設計研究院