芒硝矿对接连通水溶开采法.pdf

本发明公开一种芒硝矿对接连通水溶开采法。其依次包括有如下步骤：(1)钻两口在主矿层洞穴相连通的水平井作为开采通道；其中每口水平井进行三段式造斜后至主矿层的洞穴并相连通，并分别将其上部松软的沉积地层及流砂层一一封住，开采裸眼通道仅保留在主矿层内；(2)在所述开采通道采卤。优点在于：不但采矿成本低廉，出卤浓度高，而且采矿速度惊人，以两井作为一开采井组，控矿面积大，该方法杜绝了单井对流频繁堵井的现象，生产流程简便易行，而且极大地提高了采硝的效率，降低了开采成本。

1、  一种芒硝矿对接连通水溶开采法，其特征在于，其依次包括有如下步骤：(1)、钻两口在主矿层洞穴相连通的水平井作为开采通道；(2)、在所述开采通道采卤。

2、  如权利要求1所述的一种芒硝矿对接连通水溶开采法，其特征在于，所述步骤(1)依次包括有如下步骤：(a)钻第一口水平井，(b)造洞穴，(c)钻另一口水平井并至主矿层的洞穴，与第一口水平井相通；
其中(a)钻第一口水平井：先在两井连线的30°～60°夹角方向钻第一口水平井，该井上段黏土层为直井，穿过流砂层下第一层套管封住第一个流砂层及上部松散地层；进行第一段造斜钻井，第一增斜段造斜曲率半径190m～300m，钻透第二个流砂层，扩孔下第二层套管封住第二个流砂层及上部覆盖层；进行第二段造斜钻井，第二增斜段造斜曲率半径要小于第一增斜段造斜曲率半径，其为120m～190m，第二增斜段至少钻至主矿层中下部，扩孔下第三层套管封住主矿层上部所有地层；进行第三段造斜钻井，第三增斜段曲率半径为60m～100m，钻至主矿层下部与矿层底板大致平行，成水平段钻井，为裸眼开采段，该段造斜使钻孔轨迹快速进入水平；
(b)：之后进行造洞穴，所述洞穴的直径为5m～8m；
(c)：钻另一口水平井并至主矿层的洞穴，与第一口水平井相通：在两井连线的另一端与两井连线呈30°～60°夹角方向钻另一口水平井并至主矿层的洞穴，与第一口水平井相通，方法如步骤(a)，形成开采通道。

3、  如权利要求1所述的一种芒硝矿对接连通水溶开采法，其特征在于：所述两口井为一个开采井组，每组井平行布置，每组井的井口间距为200～300米，每组井水平开采通道半径为15～20米。

4、  如权利要求3所述的一种芒硝矿对接连通水溶开采法，其特征在于：所述每井组之间的间距为80～100米。

5、  如权利要求1所述的一种芒硝矿对接连通水溶开采法，其特征在于：所述步骤(2)采卤是采用热注的方式：利用太阳曝晒加热，将清水在地表由多个蓄水池经过太阳能加热后注入井下，进行采卤。

6、  如权利要求1所述的一种芒硝矿对接连通水溶开采法，其特征在于：所述步骤(2)采卤是采用热注的方式：将加工厂排放的尾水进行热注进行采卤。

7、  如权利要求1所述的一种芒硝矿对接连通水溶开采法，其特征在于：在主矿层开采到溶腔接近矿层顶板时，采取往井内注油的方式采卤。

芒硝矿对接连通水溶开采法
技术领域：
本发明涉及矿业开采领域，尤其是涉及一种芒硝矿对接连通水溶开采法。
背景技术：
在矿业开采中，一些浅层矿体常采用露天开采的方法，而对有一定埋藏深度的矿体，一般是采用坑道开采的方法。但对于一些岩盐类-如芒硝矿，因其矿物质有易溶于水的特点，通常采用钻井开采方法获得芒硝等有用物质，目前已采用的钻井法是双套管单井法，该方法能有效地达到采矿的目的，但是芒硝矿物质以水溶解必须为热水，因而得在井口架设锅炉之类设备，提高了能耗，而出井的硝水又极易结晶堵管，使得井下事故增多。而对于专利号为“99114212.8”的发明专利：芒硝矿双井水平钻孔连通水溶开采法，该方法对于内蒙古达拉特旗黄河冲积地层特殊地质条件：黄河冲积地层的地质条件是复杂松软的沉积地层及流砂层，所形成的芒硝矿开采，根本无法使用该方法进行开采。达拉特旗芒硝矿位于内蒙古呼市～包头～鄂尔多斯黑金三角腹地，北与包头市以黄河相隔，行政区划属鄂尔多斯市达拉特旗管辖。该矿产出于第四系中更新统上部湖相沉积层，就钻孔探测情况看，由下至上发育中更新统(Q₂)，上更新统(Q₃)及全新统(Q₄)。中更新统(Q₂)是一套湖相沉积，湖盆以东西向为长轴近似椭圆形状。沉积物为一套半固结状、灰～灰黑色粉砂质粘土岩系，水平层理发育。由于矿层上部含有流砂层，加上上履地层的松软、遇水坍塌等特性，给该地区的芒硝床水溶开采增加了相当大的难度。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种采矿成本低廉，出卤浓度高，而且采矿速度惊人，以两井作为一开采井组，控矿面积大，比双套管单井法节省大量的钻井费用的一种芒硝矿对接连通水溶开采法。
本发明的目的由如下技术方案实施：一种芒硝矿对接连通水溶开采法，其依次包括有如下步骤：(1)：钻两口在主矿层洞穴相连通的水平井作为开采通道；其中每口水平井进行三段式造斜后至主矿层的洞穴并相连通，并分别将其上部松软的沉积地层及流砂层一一封住，开采裸眼通道仅保留在主矿层内；(2)：在所述开采通道采卤。
所述步骤(1)依次包括有如下步骤：(a)钻第一口水平井，(b)造洞穴，(c)钻另一口水平井并至主矿层的洞穴，与第一口水平井相通；
其中(a)钻第一口水平井：先在两井连线的30°～60°夹角方向钻第一口水平井，该井上段黏土层为直井，穿过流砂层下第一层套管封住第一个流砂层及上部松散地层；进行第一段造斜钻井，第一增斜段造斜曲率半径190m～300m，钻透第二个流砂层，扩孔下第二层套管封住第二个流砂层及上部覆盖层；进行第二段造斜钻井，第二增斜段造斜曲率半径要小于第一增斜段造斜曲率半径，其为120m～190m，第二增斜段至少钻至主矿层中下部，扩孔下第三层套管封住主矿层上部所有地层；进行第三段造斜钻井，第三增斜段曲率半径为60m～100m，钻至主矿层下部与矿层底板大致平行，成水平段钻井，为裸眼开采段，该段造斜使钻孔轨迹快速进入水平；
(b)：之后进行造洞穴，所述洞穴的直径为5m～8m；
(c)：钻另一口水平井并至主矿层的洞穴，与第一口水平井相通：在两井连线的另一端与两井连线呈30°～60°夹角方向钻另一口水平井并至主矿层的洞穴，与第一口水平井相通，方法如步骤(a)，形成开采通道。
所述两口井为一个开采井组，每组井平行布置，每组井的两个井口地面间距为200～300米，每组井水平开采通道半径为15～20米。
所述每井组之间的间距为80～100米，既可在矿区范围内最大限度地布置井的数量，又可预留一定的保安支撑矿柱，防止这种埋藏较浅上覆地层又比较松软矿区发生采空区地面塌陷。
所述步骤(2)采卤是采用热注的方式：利用太阳曝晒加热，将清水在地表由多个蓄水池经过太阳能加热后注入井下，进行采卤。
所述步骤(2)采卤是采用热注的方式：将加工厂排放的尾水进行热注进行采卤。提高了主矿层溶腔内的整体温度，达到提高溶解度的目的。
达拉特旗芒硝矿顶板相当松软，遇水极易垮塌，在主矿层开采到溶腔接近矿层顶板时，采取往井内注油的方式采卤。减缓溶腔向上溶方向发展，加快侧溶速度，避免矿层顶板过早暴露，发生垮塌，影响井的使用寿命。
本发明的优点在于：本发明提出水溶开采法，不但采矿成本低廉，出卤浓度高，而且采矿速度惊人，以两井作为一开采井组，控矿面积大，比双套管单井法节省大量的钻井费用，一般情况下，其十天的采矿量相当于同等数量的双套管单井一年的总和。该开采法为达拉特旗芒硝矿床的水溶开采开创了一条暂新的思路，使这片沉睡了几十年全国最大的芒硝矿床有了属于自己的特殊开采方式，该方法杜绝了单井对流频繁堵井的现象，生产流程简便易行，而且极大地提高了采硝的效率，降低了开采成本。
附图说明：
图1为本发明开采法钻孔结构示意图。
图2为本发明两口在主矿层洞穴相连通的水平井作为开采通道的轨迹示意图。
图3为本发明进行连通井组的地面布置图。
具体实施方式：
实施例1：如图1、图2、图3所示，一种芒硝矿对接连通水溶开采法，其依次包括有如下步骤：(1)：钻两口在主矿层洞穴相连通的水平井作为开采通道；其中每口水平井进行三段式造斜后至主矿层的洞穴并相连通，并分别将其上部松软的沉积地层及流砂层一一封住，开采裸眼通道仅保留在主矿层内；(2)：在开采通道采卤。
步骤(1)依次包括有如下步骤：(a)钻第一口水平井，(b)造洞穴，(c)钻另一口水平井并至主矿层的洞穴，与第一口水平井相通；
其中(a)钻第一口水平井：先在与两井连线的30°夹角方向钻第一口水平井，该井上段黏土层为直井，穿过流砂层下第一层套管封住第一个流砂层及上部松散地层；进行第一段造斜钻井，第一增斜段造斜曲率半径为190m～220m，钻透第二个流砂层，扩孔下第二层套管封住第二个流砂层及上部覆盖层；进行第二段造斜钻井，第二增斜段造斜曲率半径通常要小于第一增斜段造斜曲率半径，其为160m～190m，第二增斜段至少钻至主矿层中下部，扩孔下第三层套管封住主矿层上部所有地层；进行第三段造斜钻井，第三增斜段曲率半径为80m～100m，钻至主矿层下部与矿层底板大致平行，成水平段钻井，为裸眼开采段，该段造斜使钻孔轨迹快速进入水平。
(b)：之后进行造洞穴，洞穴的直径为5m～8m；
(c)：钻另一口水平井并至主矿层的洞穴，与第一口水平井相通：在两井连线的另一端与两井连线呈30°夹角方向钻另一口水平井并至主矿层的洞穴，与第一口水平井相通，方法如步骤(a)，形成开采通道。
两口井为一个开采井组，每组井平行布置，每组井的两个井口地面间距为200～300米，如220米，每组井水平开采通道半径为15～20米，如18米。
每井组之间的间距为80～100米，如85米。
步骤(2)采卤是采用热注的方式：利用太阳曝晒加热，将清水在地表由多个蓄水池经过太阳能加热后注入井下，进行采卤。
步骤(2)采卤也可以是采用热注的方式：将加工厂排放的尾水进行热注进行采卤。提高了主矿层溶腔内的整体温度，达到提高溶解度的目的。
达拉特旗芒硝矿顶板相当松软，遇水极易垮塌，在主矿层开采到溶腔接近矿层顶板时，采取往井内注油的方式采卤。减缓溶腔向上溶方向发展，加快侧溶速度，避免矿层顶板过早暴露，发生垮塌，影响井的使用寿命。
实施例2：如图1、图2所示，一种芒硝矿对接连通水溶开采法，其依次包括有如下步骤：(1)：钻两口在主矿层洞穴相连通的水平井作为开采通道；其中每口水平井进行三段式造斜后至主矿层的洞穴并相连通，并分别将其上部松软的沉积地层及流砂层一一封住，开采裸眼通道仅保留在主矿层内；(2)：在开采通道采卤。
步骤(1)依次包括有如下步骤：(a)钻第一口水平井，(b)造洞穴，(c)钻另一口水平井并至主矿层的洞穴，与第一口水平井相通；
其中(a)钻第一口水平井：先在与两井连线的45°夹角方向钻第一口水平井，该井上段黏土层为直井，穿过流砂层下第一层套管封住第一个流砂层及上部松散地层；进行第一段造斜钻井，第一增斜段造斜曲率半径为260m～300m，钻透第二个流砂层，扩孔下第二层套管封住第二个流砂层及上部覆盖层；进行第二段造斜钻井，第二增斜段造斜曲率半径通常要小于第一增斜段造斜曲率半径，为120～140m，第二增斜段至少钻至主矿层中下部，扩孔下第三层套管封住主矿层上部所有地层；进行第三段造斜钻井，第三增斜段曲率半径为60m～80m，钻至主矿层下部与矿层底板大致平行，成水平段钻井，为裸眼开采段，该段造斜使钻孔轨迹快速进入水平。
(b)：之后进行造洞穴，洞穴的直径为5m～8m；
(c)：钻另一口水平井并至主矿层的洞穴，与第一口水平井相通：在两井连线的另一端与两井连线呈45°夹角方向钻另一口水平井并至主矿层的洞穴，与第一口水平井相通，方法如步骤(a)，形成开采通道。
两口井为一个开采井组，每组井平行布置，每组井的两个井口地面间距为200～300米，如280米，每组井水平开采通道半径为15～20米，如17米。
每井组之间的间距为80～100，如95米。
步骤(2)采卤是采用热注的方式：利用太阳曝晒加热，将清水在地表由多个蓄水池经过太阳能加热后注入井下，进行采卤。
步骤(2)采卤也可以是采用热注的方式：将加工厂排放的尾水进行热注进行采卤。提高了主矿层溶腔内的整体温度，达到提高溶解度的目的。
达拉特旗芒硝矿顶板相当松软，遇水极易垮塌，在主矿层开采到溶腔接近矿层顶板时，采取往井内注油的方式采卤。减缓溶腔向上溶方向发展，加快侧溶速度，避免矿层顶板过早暴露，发生垮塌，影响井的使用寿命。
实施例3：如图1、图2所示，一种芒硝矿对接连通水溶开采法，其依次包括有如下步骤：(1)：钻两口在主矿层洞穴相连通的水平井作为开采通道；其中每口水平井进行三段式造斜后至主矿层的洞穴并相连通，并分别将其上部松软的沉积地层及流砂层一一封住，开采裸眼通道仅保留在主矿层内；(2)：在开采通道采卤。
步骤(1)依次包括有如下步骤：(a)钻第一口水平井，(b)造洞穴，(c)钻另一口水平井并至主矿层的洞穴，与第一口水平井相通；
其中(a)钻第一口水平井：先在与两井连线的60°夹角方向钻第一口水平井，该井上段黏土层为直井，穿过流砂层下第一层套管封住第一个流砂层及上部松散地层；进行第一段造斜钻井，第一增斜段造斜曲率半径为240m～260m，.钻透第二个流砂层，扩孔下第二层套管封住第二个流砂层及上部覆盖层；进行第二段造斜钻井，第二增斜段造斜曲率半径通常要小于第一增斜段造斜曲率半径，为140m～160m，第二增斜段至少钻至主矿层中下部，扩孔下第三层套管封住主矿层上部所有地层；进行第三段造斜钻井，第三增斜段曲率半径为70m～80m，钻至主矿层下部与矿层底板大致平行，成水平段钻井，为裸眼开采段，该段造斜使钻孔轨迹快速进入水平。
(b)：之后进行造洞穴，洞穴的直径为5m～8m，如6.5米；
(c)：钻另一口水平井并至主矿层的洞穴，与第一口水平井相通：在两井连线的另一端与两井连线呈60 °夹角方向钻另一口水平井并至主矿层的洞穴，与第一口水平井相通，方法如步骤(a)，形成开采通道。
两口井为一个开采井组，每组井平行布置，每组井的两个井口地面间距为200～300米，如250米，每组井水平开采通道半径为15～20米，如18米。
每井组之间的间距为80～100米，如90米。
步骤(2)采卤是采用热注的方式：利用太阳曝晒加热，将清水在地表由多个蓄水池经过太阳能加热后注入井下，进行采卤。
步骤(2)采卤也可以是采用热注的方式：将加工厂排放的尾水进行热注进行采卤。提高了主矿层溶腔内的整体温度，达到提高溶解度的目的。
达拉特旗芒硝矿顶板相当松软，遇水极易垮塌，在主矿层开采到溶腔接近矿层顶板时，采取往井内注油的方式采卤。减缓溶腔向上溶方向发展，加快侧溶速度，避免矿层顶板过早暴露，发生垮塌，影响井的使用寿命。
实施例4：根据上述实施例的开采方法，列表举例说明采用上述三个实施例和双套管单井法开采法及专利号为“99114212.8”的发明专利的开采法所开采该矿的量及效果，成本。
使用的双套管单井法，即向矿层钻直井，并固定有外套管和中心管，向中心管注水，水溶解矿层中的芒硝，生成的卤水从中心管和外套管的环隙中抽至地面。虽然该方法能够达到采矿的目的，但开采量小，成本高，极易发生堵井事故，没有实用推广价值。