CN1415841A - 一种溶解法开采可溶盐矿的钻孔开采方法 - Google Patents

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张春方
王振强
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Abstract

一种溶解法开采可溶盐矿的钻孔开采方法，包括若干个开采单元，每个开采单元由2个钻井构成，分别为进液井与出液井，其中出液井为直井，其特征在于，先将进液井与出液井的井底通过机械钻通方式进行连通，然后再向进液井注入溶液对可溶盐矿进行溶解，再将溶解后的卤水从出液井采出，在用机械钻通方式将进液井与出液井连通前，还可以先将出液井的井底溶成一个溶腔，每个开采单元的进液井与出液井在地表上的井距为150－300米。其优点是：井距长，可以达到现有井距长度的2－5倍；开采工期缩短了60－80％；开采出来的卤水质量高；开采率高可达40％；开采溶腔较规则，不易坍塌，保证了开采的环保与安全性前提。

Description

一种溶解法开采可溶盐矿的钻孔开采方法
                  技术领域
本发明涉及一种地下采矿方法，特别是一种溶解法开采可溶盐矿的钻孔开采方法。
                  背景技术
现有技术中，与本发明最接近的溶解法开采可溶盐矿的开采方法，是双井溶通开采法，该方法的每个开采单元打2个竖直钻井至矿体底板附近，2个钻井分别为进液井和出液井，开采时，先向进液井中灌注溶液，让进液井与出液井慢慢地自然溶通，溶通后，继续注入溶液，将可溶盐矿逐渐向上溶解，再从出液井中采出卤水。其缺陷在于：一、由于采取溶通方式让进液井与出液井自然连通，所以只能选择较短的井距，一般为60-80米甚至更短，否则进液井与出液井无法溶通，造成开采失败，而较短的井距使得在单位面积开采率固定的前提下，所需钻井的数目增多，从而提高了开采成本；二，由于采取溶通方式让进液井与出液井自然连通，使得溶通时间长，从而延长了整个开采工期，增加了开采成本，而且在自然溶通阶段开采出来的卤水不饱和，必须重复灌入进液井中，使其继续溶解，直至饱和，从而进一步增加了开采成本；三，开采率低，一般在20％左右；四、因自然溶通后所形成的溶腔形状不规则，从而使得上溶形成的溶腔也不规则，开采时容易造成局部坍塌，破坏地表植被，从而带来了重大的安全问题和环境保护问题。
                  技术内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种在解决了环保与安全问题的前提下，降低开采成本、缩短开采工期的溶解法开采可溶盐矿的钻孔开采方法。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种溶解法开采可溶盐矿的钻孔开采方法，包括若干个开采单元，每个开采单元由2个钻井构成，分别为进液井与出液井，其中出液井为直井，其特点是，先将进液井与出液井的井底通过机械钻通方式进行连通，然后再向进液井注入溶液对可溶盐矿进行溶解，再将溶解后的液体从出液井采出。本发明在开采时用机械钻通方式代替自然溶通方式进行钻井连通，连通后溶液从进液井中注入并溶解盐矿，溶解接触面大，溶解的速度快，无需等待溶通，出卤耗时短，从而可以大大地节省开采时间，缩短工期，从而降低开采成本；同时，因不存在钻井无法溶通的问题，所以可以加大钻井的井距，从而减少了单位面积的钻井数目，进一步降低成本，提高开采率。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的一种溶解法开采可溶盐矿的钻孔开采方法，其特点是，在用机械钻通方式将进液井与出液井连通前，先将出液井的井底溶成一个溶腔，所述出液井的井身是由表面套管、环形管、中心管套成三管井身结构，这样，便于在出液井底部形成溶腔，在用机械方式进行钻通时可以校正进液井与出液井的位置偏差，从而更容易将进液井与出液井钻通。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的一种溶解法开采可溶盐矿床的钻孔开采新方法，其特点是，所述的进液井与出液井的井距为150-300米。所说的井距是指两个钻井中心之间的距离。这样，在保证开采率的前提下，可降低钻井数量，从而进一步降低成本，提高开采率。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的一种溶解法开采可溶盐矿床的钻孔开采新方法，其特点是，所述的进液井的造斜率为0-0.41度，即钻机每钻进一米，钻头偏转的角度为0-0.41度。这样，可以使开采更方便地进行。
用本发明的方法时行开采时，为了保证开采的安全以及环境保护的要求，应当控制好溶腔腔体的最大高度(用H0表示)以及溶腔腔体的极限跨度(用L极)，以防止坍塌。
溶腔腔体的计算公式是：
H0＝H×(K0-1)
其中，K0为岩石碎胀系数
      H0为溶腔腔体最大高度
    H为溶腔顶部至地表的垂直距离
其中岩石碎胀系数K0是一定的，是固有的特性，H为溶腔顶部至地表的垂直距离H则可以通过测量、计算得到，所以溶腔腔体的最大高度是可以通过上述公式计算得到。
溶腔腔体的最大跨度则可以根据前苏联斯列萨夫空场极限跨度公式进行计算，
L极＝1.73(σ拉×H/γ)1/2
其中，L极——极限跨度(m)
      γ——岩石容重(T/m3)
      σ拉——岩石抗拉强度(Kg/cm2)
      H——开采深度(m)
其中，γ、σ拉、H对于具体的可溶盐矿来说都是可以测到，所以根据该公式可以计算出溶腔腔体的极限跨度。
根据上述二个公式，可以分别计算出溶腔腔体的最大高度与极限跨度，从而可以控制可溶盐矿开采限度，以确保在覆盖层不坍塌的前提下最大限度的提高可溶盐床的开采率，从而保证开采安全与环保要求。
与现有技术相比，本发明的优点主要体现在以下几个方面：一、由于采取机械钻通方式连通进液井与出液井，所以井距较长，可以达到现有井距长度的2-5倍，开采面积一定的前提下，所需钻井的数目为原有的20-50％，从而降低了开采成本；二，由于采取机械方式连通进液井与出液井，连通时间大大缩短，其开采工期比原有技术缩短了60-80％，进一步降低了开采成本，而且由于开采时溶液与矿体的溶解接触面积大，接触时间长，溶解速度快，溶解所得卤水能快速达到饱和状态，开采出来的卤水质量高，每个开采单元的生产能力大，其卤水产量可达30-40立方米/小时；三，开采率高，一般可达40％；四、因采取机械钻通方式连通进液井与出液井，使得形成的溶腔形状更为规则，从而使得上溶形成的溶腔也相对较规则，所以开采时不易造成坍塌，而且开采时严格控制溶腔腔体的最大高度及极限跨度，保证了开采的环保与安全性前提，可以在矿体不坍塌、地表植被不被破坏的前提下最大限度的提高开采率，降低开采成本。
                  附图说明
图1为本发明钻孔开采方法示意图。
图2为图1的A-A向剖视示意图。
                 具体实施方式
下面对照附图，进一步描述本发明的具体技术实施方案。本发明所列举的具体实施方式只是对本发明的较佳技术实施方案进行说明，而并不是局限于所列举的几种。
实施例1。设有一可溶性盐类矿床，矿体埋深200米，矿体厚度300米，岩石容重γ＝2.2(吨/立方米)，岩石抗拉强度σ拉＝25(公斤/平方厘米)，岩石碎胀系数K0＝1.2，用本发明的开采方法对其进行开采，包括若干个开采单元，每个开采单元由2个钻井构成，分别为进液井2与出液井1，其中出液井1为直井，进液井2与出液井1的井距为240米，先将进液井2与出液井1的井底通过机械钻通方式进行连通，然后再向进液井2注入溶液对可溶盐矿进行溶解，再将溶解后的液体从出液井1采出。根据溶腔的极限跨度公式及最大高度公式，计算出溶腔的极限跨度L极＝22.5米，溶腔最大高度H0＝40米，从而确定溶腔跨度为80米，高度为40米。
实施例2。在实施例1中，在用机械钻通方式将进液井2与出液井1连通前，先将出液井1的井底溶成一个溶腔，所述出液井1的井身是由表面套管、环形管、中心管套成三管井身结构，所述的进液井2的造斜率为0.41度。
实施例3。设有一可溶性盐类矿床，矿体埋深500米，矿体厚度240米，岩石容重γ＝2.2(吨/立方米)，岩石抗拉强度σ拉＝25(公斤/平方厘米)，岩石碎胀系数K0＝1.2，用本发明的开采方法对其进行开采，包括若干个开采单元，每个开采单元由2个钻井构成，分别为进液井2与出液井1，其中出液井1为直井，进液井2与出液井1的井距为260米，先将出液井1的井底溶成一个溶腔，所述出液井1的井身是由表面套管、环形管、中心管套成三管井身结构，再将进液井2与出液井1的井底通过机械钻通方式进行连通，然后再向进液井2注入溶液对可溶盐矿进行溶解，再将溶解后的液体从出液井1采出，所述进液井2的造斜率为0.4度，根据溶腔的极限跨度公式及最大高度公式，计算出溶腔的极限跨度L极＝130.4米，溶腔最大高度H0＝100米，从而确定溶腔跨度为130米，高度为100米。
实施例4。设有一可溶性盐类矿床，矿体埋深1000米，矿体厚度250米，岩石容重γ＝2.2T/m3，岩石抗拉强度σ拉＝25Kg/cm2，岩石碎胀系数K0＝1.2，用本发明的开采方法对其进行开采，包括若干个开采单元，每个开采单元由2个钻井构成，分别为进液井2与出液井1，其中出液井1为直井，进液井2与出液井1的井距为220米，开采时先将出液井1的井底溶成一个溶腔，所述出液井1的井身是由表面套管、环形管、中心管套成三管井身结构，再将进液井2与出液井1的井底通过机械钻通方式进行连通，然后再向进液井2注入溶液对可溶盐矿进行溶解，再将溶解后的液体从出液井1采出，所述进液井2的造斜率为0.35度，经计算，溶腔腔体的极限跨度L极＝184.4米，溶腔最大高度H0＝200米，从而确定开采时溶腔的跨度为180米，高度为200米。

Claims (4)

1、一种溶解法开采可溶盐矿的钻孔开采方法，包括若干个开采单元，每个开采单元由2个钻井构成，分别为进液井(2)与出液井(1)，其中出液井(1)为直井，其特征在于，先将进液井(2)与出液井(1)的井底通过机械钻通方式进行连通，然后再向进液井(2)注入溶液对可溶盐矿进行溶解，再将溶解后的液体从出液井(1)采出。
2、根据权利要求1所述的一种溶解法开采可溶盐矿的钻孔开采方法，其特征在于，在用机械钻通方式将进液井(2)与出液井
(1)连通前，先将出液井(1)的井底溶成一个溶腔，所述出液井的井身是由表面套管、环形管、中心管套成三管井身结构。
3、根据权利要求1或2所述的一种溶解法开采可溶盐矿的钻孔开采方法，其特征在于，每个开采单元的进液井(2)与出液井(1)的井距为150-300米。
4、根据权利要求1或2所述的一种溶解法开采可溶盐矿的钻孔开采方法，其特征在于，所述进液井(2)的造斜率为0-0.41度。
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