DD256346A1

DD256346A1 - METHOD FOR REDUCING THE SUSCEPTIBILITY OF SALT GESTS IN THE SURGE OF SALT REPLACEMENT INFLUENCES

Info

Publication number: DD256346A1
Application number: DD29867686A
Authority: DD
Inventors: Guenter Koch; Peter Marggraf; Peter Partsch; Dieter Schmidt; Dieter Trinks; Bernhard Witzel; Gisela Weide
Original assignee: Kali Veb K
Priority date: 1986-12-29
Filing date: 1986-12-29
Publication date: 1988-05-04

Abstract

Verfahren zur Verringerung der Durchlaessigkeit von Salzgestein beim Auftreten von Salzloesungszufluessen. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung der Durchlaessigkeit von Salzgestein und zur Vermeidung von Auslaugungsvorgaengen beim Auftreten von Salzloesungszufluessen im Kali- und Steinsalzbergbau. Nach Erkundung des angefahrenen Salzloesungsvorkommens erfolgt ein Austausch der Salzloesungen in Speicherraum und grubennahen Zuflusswegen gegen eine Fluessigkeit, die keine aufloesende Wirkung gegenueber Salzgestein, eine um mehrere Zehnerpotenzen hoehere Viskositaet als die vorliegende Salzloesung und eine von der zufliessenden Loesung abweichende Dichte von mindestens 0,1 g/cm3 hat, wodurch die im Bereich der Grubenbaue vorhandenen Speicherraeume wie Kavernen, Kluefte und Poren mit der genannten Fluessigkeit ausgefuellt werden, so dass die Durchlaessigkeit der Migrationswege stark herabgesetzt wird und eine weitere Auslaugung des Salzgesteins und damit die Erweiterung der Zuflusswege verhindert wird.Method for reducing the permeability of salt rock in the event of salt solution inflow. The invention relates to a method for reducing the permeability of salt rock and to avoid Lickungsungsvorgaengen when Salzloesungszufluessen in potash and rock salt mining. After exploring the approached salt solution occurrence, the saline solutions in storage space and near-pit inflow channels are replaced by a liquid which has no dissolving effect against salt rock, a viscosity several times greater than the present salt solution and a density deviating from the inflowing solution of at least 0.1 g / cm3, whereby the available in the field of mines spaces such as caverns, Kluefte and pores are filled with said liquid, so that the permeability of the migration paths is greatly reduced and further leaching of the salt rock and thus the extension of the inflow paths is prevented.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung der Durchlässigkeit von Salzgestein und zur Vermeidung von Auslaugungsvprgängen beim Auftreten von Salzlösungen im Kali- und Steinsalzbergbau.The invention relates to a process for reducing the permeability of salt rock and to avoid leaching processes in the presence of salt solutions in potash and rock salt mining.

Characteristic of the known technical solutions

Für den Kali- und Steinsalzbergbau hat die Wasser- und Salzlösungsgefahr eine besondere Bedeutung, da Zuflüsse den Bestand einer Salzgrube gefährden können.For potash and rock salt mining, the danger of water and saline solution has a special significance, because inflows can jeopardize the existence of a salt mine.

Seit Bestehen des deutschen Kali- und Steinsalzbergbaus sind von 255 geteuften Schächten mit Sicherheit 34 % ersoffen. In der Regel besteht im Salzbergbau durch Zuflüsse keine unmittelbare Gefahr für die Belegschaft, da die zufließenden Mengen zunächst klein sind. So liegt zwischen dem ersten Auftreten eines Zuflusses und dem Ersaufen der Grube oft ein Zeitraum von Monaten oder Jahren.Since the founding of German potash and rock salt mining, 34% of 255 manholes have certainly been destroyed. As a rule, there is no immediate danger to the workforce in salt mining due to inflows, since the inflowing quantities are initially small. Thus, between the first occurrence of an influx and the drowning of the pit often a period of months or years.

Das Ersaufen von Gruben bedeutet immer Produktionsausfall und gleichzeitig den Verlust von Lagerstättenvorräten. Alle bisher bekannten technischen Lösungen zur Bekämpfung von Wasser- und Salzlösungszuflüssen lassen sich nach folgenden Zielstellungen untergliedern:The drowning of pits always means loss of production and at the same time the loss of reserves of deposits. All hitherto known technical solutions for controlling water and saline inflows can be subdivided according to the following objectives:

— Abriegeln der Grubenbaue durch manuelle Herstellung von Dämmen aus Beton, Ziegelwerk und Bitumenstoffen.- Locking of the mines by manual production of concrete, brick and bitumen dams.

Der Anwendung derartiger Verfahren sind Grenzen gesetzt insbesondere beim Vorhandensein großer Querschnitte der Grubenbaue.The application of such methods are limited in particular in the presence of large cross sections of the mines.

— Abdichtung der Flüssigkeitszutritte durch Injektion verschiedener Zement- und Magnesiabindersuspensionen sowie Kunststoffmischungen. Die auf dieser Basis vorgeschlagenen Lösungen DDWP 159443,155192,121352,223160, DE PD 2028561,127038,1642377,1642376,1792316, 2428497, ATPS 279610, 299502, 300677 sind zwar zur Abdichtung klüftiger und klüftig-poröser Bereiche im Salinargestein anwendbar, werden aber in Salzlösungsvorkommen mit großen Speicherräumen unwirksam, da das Injizieren großer Zement-, beziehungsweise Kunststoffmengen zeit-, kosten- und materialaufwendig ist und eine sichere Abdichtung nicht immer gewährleistet ist.- Sealing of the liquid entrances by injection of various cement and Magnesiabindersuspensionen and plastic mixtures. The solutions proposed on this basis DDWP 159443,155192,121352,223160, DE PD 2028561,127038,1642377,1642376,1792316, 2428497, ATPS 279610, 299502, 300677 are indeed applicable for sealing klüftiger and cleft-porous areas in Salinargestein be but in saline solution deposits with large storage spaces ineffective, since the injection of large amounts of cement, or plastic time, cost and material is costly and a secure seal is not always guaranteed.

— Versuche einer Mineralsynthese zur Selbstabdichtung von salzlösungsführenden Klüften im Salinar, zum Beispiel durch Einpressen heißer gesättigter KCI-Lösungen, die beim Abkühlen Chlorkalium ausscheiden, haben bisher nicht zum Erfolg geführt.- Experiments of a mineral synthesis for self-sealing salzlösungsführenden joints in Salinar, for example by pressing hot saturated KCI solutions that excrete on cooling potassium chloride, have not been successful.

— Abfördern der anfallenden Flüssigkeitsmengen über Rohrleitungen führt beim Vorliegen ungesättigter Salzlösungen zur weiteren Auslaugung des Salzgesteines, zur Erweiterung der Zuflußwege und damit zur Erhöhung der Zuflußmenge.- Transporting the resulting amounts of liquid through pipes leads in the presence of unsaturated salt solutions for further leaching of the salt rock, to widen the inflow and thus increase the inflow.

Object of the invention

Die Erfindung hat das Ziel, Lösungszuflüsse im Salzgestein, die weder durch Abriegeln noch durch Injektion abgedichtet oder beherrscht werden können, so zu behandeln, daß eine weitere Auslaugung des Salzgesteines insbesondere in der Nähe von Grubenbauen sicher verhindert wird.The object of the invention is to treat solution flows in the salt rock which can neither be sealed off by sealing nor by injection, so that further leaching of the salt rock, in particular in the vicinity of mine workings, is reliably prevented.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem beim Auftreten von Salzlösungszuflüssen, insbesondere beim Vorliegen ungesättigter Salzlösungen, eine Verringerung der Durchlässigkeit der Migrationswege erzielt und eine weitere Auslaugung des Salzgesteines verhindert wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe folgendermaßen gelöst:The invention is based on the technical problem of developing a method with which, when saline inflows occur, in particular in the presence of unsaturated salt solutions, a reduction in the permeability of the migration paths is achieved and further leaching of the salt rock is prevented. According to the invention this object is achieved as follows:

— Erkundung des Salzlösungsvorkommens durch geologische und geophysikalische Verfahren sowie Bohrarbeiten in an sich bekannterWeise- Exploration of the saline solution by geological and geophysical methods and drilling in a known manner

— Anbohren nachgewiesener Zuflußwege und Speicherräume in ansich bekannter Weise von den vorhandenen Grubenbauen aus- Drilling proven Zuflußwege and storage spaces in a known manner from the existing mine workings

— Bestimmung der Größenordnung des Speichervolumens in der Nähe der Grubenbaue durch hydrodynamische Untersuchungen in an sich bekannterWeise- Determination of the magnitude of the storage volume in the vicinity of the mine workings by hydrodynamic investigations in a conventional manner

— Austausch der Salzlösungen im Speicherraum und den grubennahen Zuflußwegen gegen eine Flüssigkeit, die folgende Eigenschaften aufweist:Replacement of the saline solutions in the storage space and the trench-near inflow paths against a liquid, which has the following properties:

• keine auflösende Wirkung gegenüber Salzgestein• no dissolving effect against salt rocks

• eine um mehrere Zehnerpotenzen höhere Viskosität als die vorliegende Salzlösung• a viscosity higher by several orders of magnitude than the salt solution

• eine von der zufließenden Lösung abweichende Dichte von mindestens 0,1 g/cm³.• a density deviating from the inflowing solution of at least 0.1 g / cm ³ .

Durch diesen Verfahrensschritt werden die im Bereich der Grubenbaue vorhandenen Speicherräume wie Kavernen, Klüfte und Poren mit der genannten Flüssigkeit ausgefüllt, so daß die Durchlässigkeit der Migrationswege stark herabgesetzt wird und eine weitere Auslaugung des Salzgesteines und damit die Erweiterung der Zuflußwege und die Gefährdung der Grube, auch bei Salzlösungsvorkommen mit großen Speicherräumen und bei Vorliegen von Klüften im Zuflußbereich, verhindert wird. Das Verfahren ist unter folgenden Bedingungen durchzuführen:By this step, the existing in the field of mines storage caverns, cavities and pores are filled with said liquid, so that the permeability of the migration paths is greatly reduced and further leaching of the salt rock and thus the extension of the inflow and the endangerment of the pit, Even with saline solution deposits with large storage spaces and in the presence of fractures in the inflow area, is prevented. The procedure is to be carried out under the following conditions:

— Bei einem Salzlösungszufluß, dessen Zuflußwege im Hangenden nachgewiesen wurden, ist eine Austauschflüssigkeit zu verwenden, die eine höhere Dichte als die zufließenden Salzlösungen aufweist.- In the case of a saline solution inflow whose inflow paths have been detected in the hanging wall, use a replacement fluid which has a higher density than the inflowing saline solutions.

— Bei einem Salzlösungszufluß, dessen Zuflußwege im Liegenden nachgewiesen wurden, ist eine Flüssigkeit für den Austausch der Salzlösungen zu verwenden, deren Dichte kleiner ist, als die der zufließenden Salzlösungen.- In the case of a saline solution inflow, the inflow channels of which have been detected in the lying area, a liquid must be used for the replacement of saline solutions whose density is lower than that of the inflowing saline solutions.

— Der erfindungsgemäße Austausch der Salzlösungen gegen die einzubringende Flüssigkeit erfolgt über mindestens eine Bohrung entweder durch Verdrängung der zufließenden Salzlösungen im Speicherraum durch die einzubringende Flüssigkeit unter Druck oder nach vorherigem Abfördern der Salzlösungen im Speicherraum über dieselbe Bohrung. Stehen weitere Bohrungen zwischen Grubenbauen und Speicherraum zur Verfügung, kann das Abfördern der Salzlösungen und das erfindungsgemäße Einbringen der zu verwendenden Flüssigkeit über verschiedene Bohrungen drucklos oder unter Druck erfolgen.- The exchange of the salt solutions according to the invention against the liquid to be introduced takes place via at least one bore either by displacement of the incoming salt solutions in the storage space by the liquid to be introduced under pressure or after previously discharging the salt solutions in the storage space via the same bore. If there are further holes between mine workings and storage space available, the discharge of the salt solutions and the introduction according to the invention of the liquid to be used can take place without pressure or under pressure via various bores.

— Nach Abschluß des Austauschvorganges werden die Bohrungen zwischen Grubenbauen und Speicherraum verschlossen.- After completion of the exchange process, the holes between pit and storage space are closed.

Embodiment 1

Hierzu Figur 1For this figure 1

Bei Bohr- und Sprengarbeiten wurde in einer Kaligrube von einem Grubenbau aus überraschend ein Salzlösungsvorkommen angefahren. Die ungesättigten Salzlösungen mit einer Dichte von 1,2 g/cm³ traten mit einer Menge von 10 l/min über Klüfte in die Grubenbaue 1 ein.During drilling and blasting operations, a saline deposit was surprisingly started up in a potash mine from a mine construction. The unsaturated salt solutions with a density of 1.2 g / cm ³ entered the mines 1 at a rate of 10 l / min via joints.

Alle Maßnahmen, wie zum Beispiel Injizieren von Magnesiabindersuspension und Kunststoffmischungen, die in der Folgezeit durchgeführt wurden, führten nicht zur Verbesserung der Zuflußverhältnisse. Durch das ständige Abfördern der Salzlösungen erfolgte eine fortwährende Auslaugung der Salzgesteine im Bereich der Zuflußwege, so daß sich in der Nähe der Zuflußstelle ein klüftig-poröser Speicherraum 2 bildete und eine Zunahme der Zuflußmenge eintrat, die zu einer Gefährdung für das gesamte Grubenfeld führen konnte.All measures, such as injection of magnesia binder suspension and plastic mixtures, which were carried out in the subsequent period, did not improve the inflow conditions. Due to the constant discharge of the salt solutions was a continuous leaching of salt rocks in the area of the inflow, so that in the vicinity of the inflow a cleft-porous storage space 2 formed and an increase in the inflow occurred, which could lead to a threat to the entire pit field.

Die Erkundung des Speicherraumes 2 und der Zuflußwege erfolgte durch gezieltes Anbohren und geophysikalische Verfahren von benachbarten Grubenbauen aus. Sie ergab, daß es sich um einen Salzlösungszufluß aus dem Liegenden 3 handelte. Durch hydrodynamische Untersuchungen, das heißt Durchführung von Ablaßversuchen, wurde die Größe des Speicherraumes 2 in Grubennähe mit etwa 1 000 m³ ermittelt.The exploration of the storage space 2 and the inflow was carried out by targeted drilling and geophysical method of adjacent mines. It showed that it was a salt solution inflow from the 3rd Lie. By hydrodynamic investigations, ie execution of deflation tests, the size of the storage space 2 was determined in the vicinity of the pit with about 1 000 m ³ .

Nachdem der Salzlösungsspiegel durch Abpumpen über eine Bohrung 4 im Speicherraum 2 abgesenkt wurde, wurden über eine weitere Bohrung 5 120Om³OI mit einer Dichte von 1,0g/cm³ und einer Viskosität von lOOmPas in den Speicherraum eingepumpt und das Bohrloch 5 anschließend verschlossen, so daß der Speicherraum oberhalb des Niveaus 6 jetzt ölerfüllt ist. Über die im Salzgestein vorhandenen Klüfte sickert Öl in einer Menge von etwa 0,5 l/min in die Grubenbaue, das keine weiteren Auflösungserscheinungen im Salzgestein hervorruft. Das austretende Öl wird gesammelt und diskontinuierlich über die Bohrung 4 in den Speicherraum zurückgepumpt.After the saline solution level was lowered by pumping through a bore 4 in the storage space 2, 5 120Om ³ OI were pumped through a further bore with a density of 1.0 g / cm ³ and a viscosity of lOOmPas in the storage space and the well 5 then closed, so that the storage space above level 6 is now filled with oil. About the fractures present in the salt rock oil in an amount of about 0.5 l / min seeps into the mines, which causes no further dissolution phenomena in the salt rock. The escaping oil is collected and pumped back discontinuously via the bore 4 into the storage space.

Claims

A method for reducing the permeability of salt rock in the occurrence of saline inflows, in particular in the presence of unsaturated salt solutions, wherein after exploring the brine occurrence by geological, geophysical and drilling a drilling of the proven inflows and reservoirs of existing mines is carried out by hydrodynamic investigations and a determination of the order of magnitude of the storage volume in the vicinity of the mines, characterized in that an exchange of the salt solutions in the storage space and the grubennahen Zufuußwegen is made against a liquid having the following properties:

No dissolving effect against salt rock,

• a viscosity higher by several orders of magnitude than the salt solution present,

• a density deviating from the inflowing solution of at least 0.1 g / cm ³ .

2. The method according to claim 1, characterized in that is to be used for saline inflow with inflow in the hanging wall a replacement liquid which has a higher density than the inflowing salt solutions.

3. The method according to claim 1, characterized in that is to be used for saline inflow with inflow paths in the horizontal a replacement liquid, which has a lower density than the inflowing saline solutions.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the liquid exchange build at least one hole between pits and storage space or Zuflußwegen, under pressure or without pressure, is made.