专利名称：一种单井溶解法开采可溶盐矿的布井开采新方法
技术领域：
本发明涉及一种地下采矿方法，特别是一种单井溶解法开采可溶盐矿的布井开采新方法。
背景技术：
在现有技术中，与本发明最接近的单井溶解法开采可溶盐矿的布井开采方法是单井对流法，该方法采用独立的单井进行开采，钻井时将每个单井一直钻到可溶盐矿床的底板，然后进行溶解开采，每个单井开采后形成一个溶腔，所形成的溶腔均在底板的附近的同一个水平层面上，并要求各溶腔之间不能溶通，各单井之间在地表上的布置没有规则。其缺陷在于开采后形成的溶腔全部都在可溶盐矿底板附近的同一水平层面上，而处于中上部直至顶板部分的可溶盐矿得不到开采，从而使得开采率低，一般都在10％左右，这样，不但提高了开采成本，也浪费了资源；而作业过程中，为了提高开采率，只能向溶腔的上部或侧部继续上溶或侧溶，如果向溶腔的上部上溶，则溶腔的高度加大，可溶盐矿上层矿柱变薄，很容易塌陷，如果向侧部侧溶，则溶腔的跨度增大，这样容易使溶腔之间形成的可溶盐矿矿柱变薄甚至溶通，从而大大提高了坍塌事故的发生率，带来重大的安全与环保问题。
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，提供一种在保证开采安全与环保的前提下，提高可溶盐矿开采率的单井溶解法开采可溶盐矿的布井开采新方法。
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。本发明是一种单井溶解法开采可溶盐矿的布井开采新方法，采用多个独立的单井进行开采，每个单井开采后形成一个溶腔，且溶腔之间互不溶通，其特点是，开采后形成的溶腔分布在至少2个水平层面上，上层溶腔底部与下层溶腔顶部之间留有矿层，每个溶腔在垂直面上的投影均不相交且不重叠。这样，开采后形成的溶腔就可以分布在整个可溶盐矿的上、中、下各个部分中，而不是仅仅分布在可溶盐矿底板附近，并且每个溶腔在垂直面上的投影均不相交且不重叠，使溶腔可以达到其极限跨度与高度而互不溶通，从而大大提高了开采率，开采后留下的矿柱相互之间首尾连接，相互支撑，并与溶腔形成近似的蜂窝状结构，从而使整个可溶盐矿在开采过程中非常稳固，不易坍塌，保证了开采的安全性与环保性，而开采后形成的溶腔分布的层面的多少，在很大程度上取决于所开采的可溶盐矿的矿体的厚度，一般地，矿体越厚，则开采后所形成的溶腔分布的层面越多。
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。以上所述的一种单井溶解法开采可溶盐矿的布井开采新方法，其特点是，地表上相互邻近的单井的采用等距布置。这样，可以使单井布置更为均匀，可以进一步提高开采率。
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。以上所述的一种单井溶解法开采可溶盐矿的布井开采新方法，其特点是，上层溶腔底部与下层溶腔顶部之间留有的矿层厚度为20-50米。这样，所留的矿层可以进一步保证开采的安全。
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。以上所述的一种单井溶解法开采可溶盐矿的布井开采新方法，其特点是，相邻层面上相邻溶腔之间所留的矿柱宽度为40-80米。这样，便于控制可溶盐矿开采的进行，进一步提高开采率，保证开采的安全。
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。以上所述的一种单井溶解法开采可溶盐矿的布井开采新方法，其特点是，地表上相互两两邻近的3个相邻单井的中心连线为正三角形。这样，可以使得单井的布置更为均匀，可以进一步提高开采率，而且可以使开采后溶腔与矿柱形成的蜂窝状结构更为规则，从而更为稳固，进一步降低了坍塌事故的发生率。
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、提高了开采率，开采率可以达到20-30％，是现有技术的2-3倍，降低了开采成本，充分利用了资源，二、单井的生产能力强，其卤水产量为15～20立方米/小时；三、开采后的溶腔与矿柱形成了蜂窝状结构，使整个开采过程更为安全，避免了坍塌事故的发生，在保证开采安全与环保问题的前提下最大限度地提高了开采率，解决了现有技术中的开采率与安全环保问题之间的矛盾。
图1为本发明的布井示意图。
图2为图1的A-A向剖视图。
图3为图1的B-B向剖视图。
具本实施方式下面对照附图，进一步描述本发明的技术实施方案。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。参照图1、2、3，设有一可溶盐矿床，矿体埋深190米，矿体厚度150米，岩石溶重γ＝2.0吨/立方米，岩石抗拉强度σ拉＝18公斤/平方厘米，岩石碎胀系数K0＝1.2，利用本发明的单井溶解法开采可溶盐矿的布井开采新方法对该矿体进行开采，采用多个独立的单井进行，每个单井开采后形成一个溶腔，且溶腔之间互不溶通，开采后形成的溶腔分布在2个水平层面上，上层溶腔底部与下层溶腔顶部之间留有矿层，所留的矿层厚度为30米，每个溶腔在垂直面上的投影均不相交且不重叠。根据极限跨度与最大高度公式计算出溶腔的极限跨度L极＝71米，溶腔的最大高度H0＝38米，开采时确定第一层(上层)溶腔跨度为70米，溶腔高度为35米，再保留30米的护顶矿层，再根据溶腔的极限跨度与最大高度公式计算可得第二层(下层)溶腔跨度为80米，溶腔高度为55米，相邻层面上相邻溶腔之间所留的矿柱宽度为60米，单井溶腔跨度与矿柱宽度确定井距，井距值即就是矿柱与二分之一单井溶腔跨度之和。
实施例2。参照图1、2、3，设有一可溶盐矿床，矿体埋深170米，矿体厚度200米，岩石溶重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，利用本发明的单井溶解法开采可溶盐矿的布井开采新方法对该矿体进行开采，采用多个独立的单井进行，每个单井开采后形成一个溶腔，且溶腔之间互不溶通，开采后形成的溶腔分布在3个水平层面上，上层溶腔底部与下层溶腔顶部之间留有矿层，所留的矿层厚度为20米，且每个溶腔在垂直面上的投影均不相交且不重叠，地表上相互两两邻近的3个相邻单井的中心连线为正三角形。根据极限跨度与最大高度公式计算出溶腔的极限跨度L极＝76米，溶腔的最大高度H0＝34米，开采时确定第一层(上层)溶腔跨度为70米，溶腔高度为30米，再保留20米的护顶矿层，再根据溶腔的极限跨度与最大高度公式计算并确定第二层(中层)溶腔跨度为90米，溶腔高度为40米，第三层(下层)溶腔跨度为95米，溶腔高度为60米，剩余10米矿层留作底板，相邻层面上相邻溶腔之间所留的矿柱宽度为50米，单井溶腔跨度与矿柱宽度确定井距，井距值即就是矿柱与二分之一单井溶腔跨度之和。
实施例3。参照图1、2、3，设有一可溶盐矿床，矿体埋深120米，矿体厚度380米，岩石溶重γ＝2.4吨/立方米，岩石抗拉强度σ拉＝16公斤/平方厘米，岩石碎胀系数K0＝1.2，利用本发明的单井溶解法开采可溶盐矿的布井开采新方法对该矿体进行开采，采用多个独立的单井进行，每个单井开采后形成一个溶腔，且溶腔之间互不溶通，开采后形成的溶腔分布在4个水平层面上，上层溶腔底部与下层溶腔顶部之间留有矿层，所留的矿层厚度为40米，且每个溶腔在垂直面上的投影均不相交且不重叠，地表上相邻两个单井的井距全部相等，根据极限跨度与最大高度公式计算出溶腔的极限跨度L极＝49米，溶腔的最大高度H0＝24米，开采时确定第一层(上层)溶腔跨度为45米，溶腔高度为20米，再保留40米的护顶矿层，再根据溶腔的极限跨度与最大高度公式计算并确定第二层溶腔跨度为60米，溶腔高度为40米，第三层溶腔跨度为70米，溶腔高度为60米，第四层溶腔跨度为80米，溶腔高度为80米，剩余20米矿层留作底板，相邻层面上相邻溶腔之间所留的矿柱宽度为50米，单井溶腔跨度与矿柱宽度确定井距，井距值即就是矿柱与二分之一单井溶腔跨度之和。
实施例4。参照图1、2、3，设有一可溶盐矿床，矿体埋深100米，矿体厚度570米，岩石溶重γ＝1.9吨/立方米，岩石抗拉强度σ拉＝20公斤/平方厘米，岩石碎胀系数K0＝1.3，利用本发明的单井溶解法开采可溶盐矿的布井开采新方法对该矿体进行开采，采用独立的单井进行，每个单井开采后形成一个溶腔，且溶腔之间互不溶通，开采后形成的溶腔分布在5个水平层面上，上层溶腔底部与下层溶腔顶部之间留有矿层，所留的矿层厚度为30米，且每个溶腔在垂直面上的投影均不相交且不重叠，地表上相邻两个单井的井距全部相等，且为？米。根据极限跨度与最大高度公式计算出溶腔的极限跨度L极＝46米，溶腔的最大高度H0＝25米，开采时确定第一层(上层)溶腔跨度为40米，溶腔高度为20米，再保留30米的护顶矿层，再根据溶腔的极限跨度与最大高度公式计算并确定第二层溶腔跨度为70米，溶腔高度为40米，第三层溶腔跨度为80米，溶腔高度为60米，第四层溶腔跨度为90米，溶腔高度为80米，第五层溶腔跨度为110米，溶腔高度为100米，剩余20米矿层留作底板，相邻层面上相邻溶腔之间所留的矿柱宽度为75米，单井溶腔跨度与矿柱宽度确定井距，井距值即就是矿柱与二分之一单井溶腔跨度之和。
权利要求
1.一种单井溶解法开采可溶盐矿的布井开采新方法，采用多个独立的单井进行开采，每个单井开采后形成一个溶腔，且溶腔之间互不溶通，其特征在于，开采后形成的溶腔分布在至少2个水平层面上，上层溶腔底部与下层溶腔顶部之间留有矿层，每个溶腔在垂直面上的投影均不相交且不重叠。
2.根据权利要求1所述的一种单井溶解法开采可溶盐矿的布井开采新方法，其特征在于，地表上相互邻近的单井的采用等距布置。
3.根据权利要求1或2所述的一种单井溶解法开采可溶盐矿的布井开采新方法，其特征在于，上层溶腔底部与下层溶腔顶部之间留有的矿层厚度为20-50米。
4.根据权利要求1或2所述的一种单井溶解法开采可溶盐矿的布井开采新方法，其特征在于，相邻层面上相邻溶腔之间所留的矿柱宽度为40-80米。
5.根据权利要求1所述的一种单井溶解法开采可溶盐矿的布井开采新方法，其特征在于，地表上相互两两邻近的3个相邻单井的中心连线为正三角形。
全文摘要
一种单井溶解法开采可溶盐矿的布井开采新方法，采用多个独立的单井进行开采，每个单井开采后形成一个溶腔，且溶腔之间互不溶通，其特点是，开采后形成的溶腔分布在至少2个水平层面上，上层溶腔底部与下层溶腔顶部之间留有矿层，每个溶腔在垂直面上的投影均不相交且不重叠。其优点是开采率高，可达20－30％，是现有技术的2－3倍，降低了开采成本，充分利用了资源，二、单井的生产能力强，其卤水产量为15～20立方米/小时；三、开采后的溶腔与矿柱形成了蜂窝状结构，使整个开采过程更为安全，避免了坍塌事故的发生，在保证开采安全与环保问题的前提下最大限度地提高了开采率，解决了现有技术中的开采率与安全环保问题之间的矛盾。
文档编号E21C41/20GK1415842SQ0214843
公开日2003年5月7日 申请日期2002年12月1日 优先权日2002年12月1日
发明者张春方, 罗亮 申请人:化学工业部连云港设计研究院