什么是水溶采矿法?

什么是水溶采矿法?

[拼音]：shuirong caikuangfa

[外文]：solution mining

利用某些盐和碱类矿床易溶于水的特点，通过钻井或井巷注入淡水，溶解地下矿床中的有益组分，成为溶液返出地面，进行加工的采矿方法。本法广泛用于开采地下岩盐矿床，并逐步应用于钾盐、天然碱等矿床。与普通凿井法比较，本法的优点是：可开采埋藏较深（目前已达3000m左右）或品位较低的矿床；投资少，见效快；设备和工艺简单；生产费用和能耗低；劳动条件好，环境污染不严重等。缺点是：回采率低于40％；不易控制溶蚀范围；对埋藏浅的矿床，往往引起地表塌陷。可分为钻井法和硐室法两类。

钻井水溶法

导源于古代的凿井汲卤技术。中国开发地下天然卤水，已有2000多年的历史。当时的盐井是大口浅井，用辘轳、吊桶汲卤煎盐。11世纪（北宋皇祐年间）出现井径约20cm，深达数十丈的卓筒井（见中国古代深井开凿技术），用提涝法采汲深部卤水。20世纪初，四川省自贡县向岩盐钻井注水后采汲卤水，是中国钻井水溶法的先声。60年代起，中国云南及新建的四川、湖南、湖北、江西等省盐矿，先后采用本法成功。19世纪80年代，美国纽约州汲卤制碱，发现岩盐，开始采用本法。20世纪30年代起，推广到世界岩盐主要生产国家。50年代起加拿大开始用溶解法试采钾盐，1964年开始工业生产。近年中、美等国都用本法试采天然碱矿。本法的钻井、固井及完井方式，与石油和天然气钻井基本相似（见钻井方法，钻井工艺，完井）。但生产方式和井身结构不同。常用的有单井生产和井组生产两种方式。

单井生产

（1）自然对流法 井身结构包括由井口至盐层顶部的技术套管以及套管内下至盐矿底部的中心管（见图）。生产用正循环(淡水从套筒环隙注入，卤水由中心管返出)，或正、反循环交替进行。此法因回采率低(10～20％)，生产能力小，应用受到限制。

（2）油、气垫法 20世纪30年代末，美国人特朗普（N.E. Trump）提出，在溶腔中注入不溶于岩盐的惰性流体（石油或气体），浮于水体表面保护盐顶，以控制上溶，迫使侧溶，称油、气垫法。60年代起，获得广泛应用。此法在技术套管和中心管间，加有一根悬空的内套管，其环隙供注、排油用。作业分两阶段进行：(a)建槽阶段。在盐层底部建造高度约2～5m、直径80～100m的扁平盐槽。 *** 作以正循环为主。油垫厚2～3cm，一般用优质原油或柴油；(b)生产阶段。盐槽建成后，排出部分或全部油料，逐步或定期提升注水取卤管串，开始分段向上溶采盐层。此法最适于开采顶板岩层破碎的厚盐矿体或建造地下岩盐储存溶腔。优点是：可以控制溶蚀范围和防止地表塌陷；生产能力大(可达250～300m3/h)，卤水浓度高（300g/l以上）；井下事故少，钻井服务年限长，回采率高（30％以上）；采完后的溶腔利用价值高。缺点是：建槽期长和需要处理大量淡卤；井身结构和井口装置较复杂，投资费用较大；增加油料费用。气垫法因气体不易控制和腐蚀管道，很少采用。

井组生产

相邻的双井或多井溶腔连通，又称通腔生产。它可分为：

（1）自然通腔。相邻钻井的溶腔在后期自然连通生产。

（2）油垫建槽通腔。利用油垫建槽时的双井通腔生产。

（3）水力压裂（见油气井增产工艺）通腔。50年代初，美、法等国引用油田压裂技术，完成钻井通腔生产，因费用低、见效快，迅速获得推广。中国湘、鄂、赣等省的多层岩盐矿床，70年代起，采用水力压裂通腔，成功率较高。本法由一个加压（注水）井和一个目标井（出卤井）组成，井距100～150m。井身结构按完井方式而定。压裂通腔包括三个阶段：

（1）压裂阶段。注水压力达最大值，压裂盐层，形成沟通目标井的人工裂缝。

（2）扩展阶段。逐渐加大注水量，将压裂的裂缝冲刷和扩大成通道。

（3）生产阶段。双井间形成通道，保持稳定的生产低压，转入通腔生产。影响水力压裂成败的因素有:矿床的地质埋藏条件、布井方式、井距和行距；选取的压裂部位和压裂程序、完井方式、矿区压裂的方向性、矿层中目标井周围的局部应力等。井组通腔生产的优点是：生产能力较大，井下事故较少，有可能提高回采率。缺点是：容易形成无法控制的大面积溶蚀而引起地表塌陷，成功率不高。

硐室（坑道）水溶法

开拓方式与房柱法（见自然支护采矿法）相同。硐室（矿房）之间保留永久连续矿柱，淡水注入硐室的切割巷道静溶，通过井下管道水泵系统抽出浓卤。此法适用于开采含盐品位较低的岩盐矿体，劳动生产率比普通开采法高，可将不溶物遗留井下，但投资大，见效慢，开采深度有限，目前已很少应用。