[发明专利]一种固体钾盐矿开发方法

说明书

本发明公开了一种固体钾盐矿开发方法，包括以下步骤：步骤1，在圈定矿区进行地表径流改道，将矿区内地表径流从源头引出到远离钾盐矿区的区域；步骤2，待步骤1的地表径流改道形成新的河道后进行地球物理勘探，确定地下水富集区域，按规范进行布置水文孔，确定地下水各项参数；步骤3，按步骤2得到的地下水各项参数在矿区边缘打钻确定地层分布；步骤4，将矿区内部采矿区的各种钻孔按规范进行封孔，注浆孔按水文孔水量分布情况布置，进行注浆。本发明从源头杜绝固体钾盐矿水患，大大降低了地下水渗漏、矿层顶板坍塌等地质灾害风险。

技术领域

本发明涉及矿采技术领域，特别是涉及一种固体钾盐矿开发方法。

背景技术

钾盐主要用于制造钾肥。主要产品有氯化钾和硫酸钾，是农业不可缺少的三大肥料之一。中国是一个钾盐资源极度匮乏的国家，作为一个农业大国，钾资源是对中国经济发展具有重要作用的战略资源，但由于我国钾资源匮乏，产业发展滞后，钾肥供给长期依赖进口。

粮食是我国社会和经济稳定发展的基础，而钾盐是生产粮食的“粮食”。我国钾盐储量有限，我们以不足全球2％的资源储备，以近乎掠夺性开采方式，虽然维持了近全球15％的产能，但仍远远不能满足近全球23％的中国市场消费需求，中国钾肥将长期依赖进口。

虽然中国科学院提供技术支撑，解决了钾盐勘探开发中一系列关键难题，但钾盐开发过程中仍存在诸多问题当前钾盐地下开采主要面临两方面的问题，一是地表淡水通过各类通道涌入井下致使矿层溶解，或者是地下水形成优势通道进入矿层，溶解盐类矿物造成淹矿闭坑的风险；二是钾盐尾矿和老卤的处理问题。钾矿涌水的主要因素：(1)地层，盐类矿床的特殊之处在于溶解度大，遇淡水易溶解，所以主要矿层上部是有很厚的隔水层，矿层的顶板主要为泥岩和石膏岩段，泥岩和石膏层为微含水层，钾矿井下揭露泥岩层后，有少量裂隙，为局部弱含水层，上部第四系为主要来水层。(2)钻孔，地质勘查需施工钻孔，钻孔封孔质量不高，就会形成通达矿层的导水通道，这给井下涌水带来严重隐患。(3)井巷工程，矿层深埋地下，主要开拓井筒工程必须穿越顶板岩层才能到达矿层，即将地表和矿层直接连通。由于考虑成本的原因，井筒施工质量无法完全杜绝井筒的壁后出水，一般主要采取在中间出水部位设置截水措施将水截留，基于成本的原因没有采取严格的堵水措施，致使井筒涌水量为矿坑总水量很大的一部分。现阶段主要的开拓运输巷道部分布置在矿脉内，由于矿体的变化，部分巷道顶板穿透了矿层，顶板位于泥岩层中，泥岩长期暴露在井下潮湿的空气中，加上顶部有细小的裂隙和上部连通有少量出水，又缺乏有效的支护，致使顶板泥岩冒落，时间长久后出水量变大。(4)地质构造，地质构造中对涌水影响较大的主要是断层、裂隙、溶孔、溶洞等。

目前治理水患的方法可以用：抽、堵、封三个字概括。抽：主要是在钾盐开采过程中矿坑内有少量积水时采用水泵将水从矿坑中抽出，此种方法适用于少量孔隙水积存，如果是地表水或者是大量地下水进入矿坑该方法不仅不能抽完矿坑内的水而且水量会越来越大，因为钾盐是可溶性矿物，在抽水过程中相当于形成降落漏斗，矿层中水都会涌向抽水点，水会溶解矿层，导致优势通道形成，地表水联通地下水进入矿层，这对钾盐矿是致命性的破坏。堵：在钾盐开采过程中发现矿层有涌水大部分企业采用注浆堵孔隙的方法治理地下水，此种方法在水量小、没有形成优势通道的情况下可以短时间封堵水，前期一般采用注硅酸盐水泥的方法封堵，但是硅酸盐水泥不耐盐卤腐蚀，长时间后水泥会失效，将会有很大的安全隐患。也有企业按照青海盐湖所提供技术方案采用特殊封堵材料封堵，但是当水量大、优势通道形成后注浆难度将非常大，料浆会随水流流失无法到达目的层位，注浆封堵将会消耗大量注浆材料，大大提高企业生产成本。封：钾盐开采过程中矿房内出现较大出水点时，抽、堵都无法解决时，目前一般会采用镁水泥胶凝材料封住矿房，放弃出水矿房钾盐矿开采。此种方法有一定安全隐患，且会造成固体钾盐矿采率降低，增加企业生产成本。

上述几种方法是目前企业常用的解决水患的方法，可以看出都是由于缺乏长远规划，只为解决眼前问题是在出现水患后盲目的应对措施，缺乏系统性、科学性，存在一定安全隐患、成本高等缺陷。本发明采用源头治理，将地下水治理作为一个系统工程来做，只需一次性投资，可长时间受益，从源头杜绝固体钾盐矿水患。

发明内容