盐硝井水溶开采上升速度过快问题分析与对策

引言：盐硝是重要的化工原料和战略物资,我国拥有丰富的芒硝资源,主要分布在柴达木盆地、青藏高原等地区。水溶法是目前盐硝井开采的主要方式,具有投资少、见效快等优点。但随着开采强度不断加大、开采深度持续加深,盐硝井水溶开采中出现上升速度过快、井壁坍塌、地表塌陷等问题日益凸显,严重制约行业健康发展。

、 盐硝井水溶开采上升速度过快问题分析

盐硝井水溶开采中的上升速度过快问题日 益凸 ,由早期的数十万吨/年提升至目前普遍超500 万立方米/年;开采深 下的深部芒硝矿层;开采范围逐步扩大,由单井 150-200 米水平 动格局。高强度开发下,矿区平均单井年溶解速率达0.8-1.2 米/年,较 自然补给能力[1]。上升速度失控导致井壁坍塌频繁发生,地表塌陷面积扩大,岩层运移加快,危害全方位。究其原因,主要在于开采方式粗放,井下溶腔发育失控,工艺参数选择不当,监测预警体系缺失。

2、解决盐硝井水溶开采上升速度过快问题的对策

在分析了盐硝井水溶开采上升速度过快的主要原因后,本文将从优化开采方案、创新溶采工艺、加强实时监测、综合治理、优化回注系统、推广复合开采等六个方面,系统阐述解决盐硝井水溶开采上升速度过快问题的对策与建议,以期为实现盐硝井水溶开采的减速增效、科学规范开发提供参考。

.1 优化开采方案,实施科学规划

解决盐硝井水溶开采上升速度过快问题,首要任务是优化开采方案,实施科学规划。具体而言,一是要综合考虑矿床赋存条件、水文地质特征等因素,合理划分采矿区块,科学确定开采顺序,避免采动应力叠加引发岩层失稳;二是对每一区块严格控制开采强度,将采动速度限制在岩层变形允许范围内,如将单井年溶解速率控制在0.3-0.5 米;三是基于数值模拟优化井网布局参数,将井间距拉大至 300 米以上,降低单位面积井数密度,从而最大程度减缓地层下沉速率。通过科学规划,可从宏观层面控制矿区整体开采规模和进度,为减缓上升速度奠定基础。

2.2 创新溶采工艺,精准调控溶腔发育

针对溶腔发育失控导致上升速度过快的问题,亟须创新溶采工艺,精准调控溶腔成长。一方面,可通过优选溶媒配比,如提高氯化钠溶液浓度,降低对盐 要动态调整注采压差和溶液流量,将系统压差控制在1.5 兆帕以内,在 制在 3m³/h 以下,避免大流量高压差条件下溶腔快速膨胀[2]。 为起始期、稳定期、末期等阶段,各阶段采用不同注采参数,如起始期低压 低流 量,稳 降压减流,实现溶腔全生命周期的平衡受控扩展,从而有效抑制快速上升。

2.3 加强实时监测,建立预警响应机制

加强实时监测是控制上升速度的重要手段。第一,要布设多参数监测系统,在井筒不同深度和周边岩层布设位移计、应力计等传感器,实时采集岩层位移、地应力等数据,全面掌握井壁稳定性状态。第二,要开发智能化监测平台,融合物联网、大数据等技术,对监测数据进行传输、存储、挖掘分析,结合三维可视化等手段直观呈现溶腔发育、岩层运移情况。第三,基于大数据分析建立多级预警标准,制定响应流程,如当位移速率达到10 毫米/天时预警,超过30 毫米/天时及时调整开采方案,超过50 毫米/天时启动应急预案。

2.4 综合治理措施,控制采动影响范围

遏制上升速度过快问题需综合施策,控制采动影响范围。井筒是首要保护对象,可优化井壁结构设计,采用高强度混凝土、钢筋等材料提高井壁抗压性,并定期检测加固,提升井筒稳定性,抵御采动扰动。为减缓地表沉降,可在采空区充填废石、尾砂等材料,并注入水泥浆加固,补偿岩层损失,降低地表下沉速度[3]。同时,对采动影响范围内的基岩层实施压实注浆,填充裂隙空洞,增大岩层整体性,提高抗变形能力。此外,还应建立突发事件防灾减灾应急预案,明确险情处置流程和措施,强化应急演练,做到有备无患。

2.5 优化溶液回注系统,促进矿层均衡溶解

溶液回注是盐硝井水溶开采的重 系统对抑制快速上升、促进矿层均衡溶解具有关键作用。一是要合理布设回注井网, 好的空间对应关系,实现溶液循环利用,避免溶液外流引起 -1.5 兆帕,流量控制在 2-3m³/h ,避免高压大流量条件下,溶 程监测,在回注井和采空区布设压力、流量、温度等传感 液扩散范围,为动态调整回注参数提供依据。通过系统优化,提升溶液利 ,从源头遏制快速上升。

2.6 加快“机采+水采”复合开采模式应用

“机采+水采”复合开采是近年来盐 ,对减缓上升速度、实现减速增效具有显著优势。该模式以常规机械开采为先导,在 溶开采。机采采空区起到隔离保护作用,能有效阻断溶液 形和地表沉降速率。同时,机采形成的采空区为水采提 外,复合开采有利于提高资源回收率,机采可回收水采难以溶解的泥质 现资源综合利用。国内外研究表明,复合开采可使单井年溶解速率降至0.2-0. 水采工艺,具有广阔应用前景。

结束语：盐硝井水溶开采上升速度过快问题已成为制约行业可持续发展的关键瓶颈。通过优化开采方案、创新溶采工艺、加强实时监测、综合施治 ,抑制快速上升,实现减速增效。但盐硝井水溶开采涉及地质、水文、化工等 研究,突破关键共性技术,开发智能高效成套装备,健全法规标准体系,多措并举推动行业高质量发展,为国民经济建设提供坚实保障。

参考文献：

1]杨永,胡晓隆.甘肃漳县含盐盆地石盐矿水溶性能研究[J].甘肃地质,2024,33(03):16-22

[2]黄东杰,王鹏,刘加杰,等.《岩盐钻井水溶开采矿山地质工作规范》标准编制工作与思路[J].盐科学与化工,2024,53(03):4-7.

[3]杨正凯.盐硝井水溶开采上升速度过快问题分析与对策[J].中国井矿盐,2021,52(01):25-27.