CN110159244A - 钾盐矿水溶开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钾盐矿水溶开采方法，包括以下步骤：（ⅰ）建槽和顶板开拓；（ⅱ）建立采矿通道；（ⅲ）采用水平井钻通法由下层向上逐层开采矿层。本发明提供了一种钾盐矿水溶开采方法，采用“定向井+水平井钻通法”，优化改进了水溶开采法，水平井直接将定向井连通，不再需自然溶通，大幅减少了井组达产时间；采用水平井钻通技术可灵活控制，有效避开光卤石含量过高的矿层和异常区域，减少MgCl2对卤水浓度的影响，提高开采安全性；使单溶腔控制储量增大，提高回采率，减少井组数量，减少井场占地面积，进而减少投资；水平井钻通法可以有效加大定向井井距，延长溶解通道长度，增加矿层溶解时间，大幅提高了卤水浓度，从而减小单位成本。
Description
技术领域
本发明属于采矿技术领域，具体涉及一种钾盐矿水溶开采方法。
背景技术
世界钾资源丰富，90%以上为海相盐类沉积矿床，少部分为含钾卤水，大约95%的钾盐被利用生产钾肥，5%的钾盐被用作化工原料。钾盐矿床类型主要有氯化钾品位一般为25%～35%的钾石盐矿（主要为氯化钾和氯化钠的混合物）和氯化钾品位一般为15%～20%的光卤石矿（主要为光卤石和氯化钠的混合物）。世界上主要钾肥生产国加拿大、俄罗斯等主要利用钾石盐矿生产钾肥，老挝和刚果的钾资源以光卤石矿为主、钾石盐次之。用钾石盐矿生产钾肥产生的尾矿为KCl产品3～5倍的氯化钠固体，用光卤石矿生产钾肥产生的尾矿为KCl产品2～3倍的氯化钠固体和4～8倍的氯化镁溶液。
某些钾盐资源十分丰富的地区，矿层结构复杂，部分区域含有过量的光卤石。矿层中含有过量的光卤石，在水溶开采过程中光卤石比钾石盐更容易溶解，它的存在会降低溶液中饱和钾的浓度，不利于水溶采矿，同时光卤石的存在影响蒸发结晶过程中钾盐的回收率，在钾石盐开采过程中被认为是一种杂质，此外该区域冲蚀、浸出、崩溃以及塌陷等异常清况的出现也加大了开采难度。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种钾盐矿水溶开采方法。
本发明的技术方案是：
一种钾盐矿水溶开采方法，包括以下步骤：
（ⅰ）建槽和顶板开拓
在钾盐矿层的下覆钠盐层中以两条井为中心各建一个槽，然后注入水和油，使槽横向发育水平扩槽，直至两个槽联通形成一个溶腔；
（ⅱ）建立采矿通道
每个开采溶腔首先掘进两条定向井垂直穿过钾矿层，然后利用水平井分别在下层矿和上层矿的底部钻进水平井使两条定向井连通，形成采矿通道；
（ⅲ）采用水平井钻通法由下层向上逐层开采矿层
采矿通道连通后，首先开采下层矿，从一条定向井注入淡水和油，从另一条定向井抽出卤水，利用薄油层控制上溶，促使采矿通道横向发育，溶腔横向发育到一定面积后，对矿层进行完全溶采，利用淡水溶剂竖向分层开采钾盐，竖向开采的进度由薄油层控制，随着开采的进行，油层会逐渐上升，待溶腔达到一定空间后，再对矿层进行选择溶采，利用淡卤水溶剂对矿层进行选择性开采；当顶板发育到足够大的时候，油层就会穿过带钻孔的套管而上浮，这样就可以溶解一层钾盐，如此循环，直到采完一个矿层为止；采用相同方法开采上一矿层，直至每一个矿层开采完成。
所述步骤（ⅲ）采用水平井钻通法由下层向上逐层开采矿层中，为了使溶腔保持对称，不断转换注水的定向井和出卤的定向井，以保证卤水总是从溶腔的最低点抽出。
所述溶腔的截面形状为宽边为半圆的长方向结构，半圆是与钻井同心的半圆。
所述水平井的井距为350m。
所述溶腔的间距为550m*250m。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种钾盐矿水溶开采方法，采用“定向井+水平井钻通法”，优化改进了水溶开采法，水平井直接将定向井连通，不再需自然溶通，大幅减少了井组达产时间；采用水平井钻通技术可灵活控制，有效避开光卤石含量过高的矿层和异常区域，减少MgCl2对卤水浓度的影响，提高开采安全性；使单溶腔控制储量增大，提高回采率，减少井组数量，减少井场占地面积，进而减少投资；水平井钻通法可以有效加大定向井井距，延长溶解通道长度，增加矿层溶解时间，大幅提高了卤水浓度，从而减小单位成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明钾盐矿水溶开采方法进行详细说明：
本发明所应用于的区域的钾盐矿床，从上向下依次赋存有Patience Lake、BellePlaine和Exterhazy三个钾石盐矿层，Patience Lake层顶部为盐背的粘土岩带；BellePlaine和Exterhazy之间由粘土和石盐和钾盐组成一个厚度和品味达不到开采要求的薄夹层。Exterhazy层中含有过量的光卤石。
一种钾盐矿水溶开采方法，包括以下步骤：
（ⅰ）建槽和顶板开拓
在钾盐矿层的下覆钠盐层中以两条井为中心各建一个槽，然后注入水和油，使槽横向发育水平扩槽，直至两个槽联通形成一个溶腔；
（ⅱ）建立采矿通道
每个开采溶腔首先掘进两条定向井垂直穿过钾矿层，然后利用水平井分别在下层矿和上层矿的底部钻进水平井使两条定向井连通，形成采矿通道；
（ⅲ）采用水平井钻通法由下层向上逐层开采矿层
采矿通道连通后，首先开采下层矿，从一条定向井注入淡水和油，从另一条定向井抽出卤水，利用薄油层控制上溶，促使采矿通道横向发育，溶腔横向发育到一定面积后，对矿层进行完全溶采，利用淡水溶剂竖向分层开采钾盐，竖向开采的进度由薄油层控制，随着开采的进行，油层会逐渐上升，待溶腔达到一定空间后，再对矿层进行选择溶采，利用淡卤水溶剂对矿层进行选择性开采；当顶板发育到足够大的时候，油层就会穿过带钻孔的套管而上浮，这样就可以溶解一层钾盐，如此循环，直到采完一个矿层为止；采用相同方法开采上一矿层，直至每一个矿层开采完成。
所述步骤（ⅲ）采用水平井钻通法由下层向上逐层开采矿层中，为了使溶腔保持对称，不断转换注水的定向井和出卤的定向井，以保证卤水总是从溶腔的最低点抽出。
所述溶腔的截面形状为宽边为半圆的长方向结构，半圆是与钻井同心的半圆。
所述水平井的井距为350m。
所述溶腔的间距为550m*250m。
本发明提供了一种钾盐矿水溶开采方法，采用“定向井+水平井钻通法”，优化改进了水溶开采法，水平井直接将定向井连通，不再需自然溶通，大幅减少了井组达产时间；采用水平井钻通技术可灵活控制，有效避开光卤石含量过高的矿层和异常区域，减少MgCl2对卤水浓度的影响，提高开采安全性；使单溶腔控制储量增大，提高回采率，减少井组数量，减少井场占地面积，进而减少投资；水平井钻通法可以有效加大定向井井距，延长溶解通道长度，增加矿层溶解时间，大幅提高了卤水浓度，从而减小单位成本。
Claims (5)
1. 一种钾盐矿水溶开采方法，其特征在于：包括以下步骤：
（ⅰ）建槽和顶板开拓
在钾盐矿层的下覆钠盐层中以两条井为中心各建一个槽，然后注入水和油，使槽横向发育水平扩槽，直至两个槽联通形成一个溶腔；
（ⅱ）建立采矿通道
每个开采溶腔首先掘进两条定向井垂直穿过钾矿层，然后利用水平井分别在下层矿和上层矿的底部钻进水平井使两条定向井连通，形成采矿通道；
（ⅲ）采用水平井钻通法由下层向上逐层开采矿层
采矿通道连通后，首先开采下层矿，从一条定向井注入淡水和油，从另一条定向井抽出卤水，利用薄油层控制上溶，促使采矿通道横向发育，溶腔横向发育到一定面积后，对矿层进行完全溶采，利用淡水溶剂竖向分层开采钾盐，竖向开采的进度由薄油层控制，随着开采的进行，油层会逐渐上升，待溶腔达到一定空间后，再对矿层进行选择溶采，利用淡卤水溶剂对矿层进行选择性开采；当顶板发育到足够大的时候，油层就会穿过带钻孔的套管而上浮，这样就可以溶解一层钾盐，如此循环，直到采完一个矿层为止；采用相同方法开采上一矿层，直至每一个矿层开采完成。
2.根据权利要求1所述的钾盐矿水溶开采方法，其特征在于：所述步骤（ⅲ）采用水平井钻通法由下层向上逐层开采矿层中，为了使溶腔保持对称，不断转换注水的定向井和出卤的定向井，以保证卤水总是从溶腔的最低点抽出。
3.根据权利要求1所述的钾盐矿水溶开采方法，其特征在于：所述溶腔的截面形状为宽边为半圆的长方向结构，半圆是与钻井同心的半圆。
4.根据权利要求1所述的钾盐矿水溶开采方法，其特征在于：所述水平井的井距为350m。
5.根据权利要求1所述的钾盐矿水溶开采方法，其特征在于：所述溶腔的间距为550m*250m。
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