《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.pdf

收稿日期：2023-07-17基金项目：四川省重点研发项目（2022YFS0447）;四川省地质调查研究院科研项目（SCIGS-CZDZX-2023001）作者简介：黄东杰（1985），男，四川内江人，硕士研究生，高级工程师，主要从事盐矿山建设与开采工作。联系方式：18281370505，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黄东杰，王鹏，刘加杰，汤福彬，唐显军，刘晓博（四川省非金属（盐业）地质调查研究所，四川省井矿盐开采工程技术研究中心，四川 自贡643010）摘要：岩盐钻井水溶开采矿山地质工作规范 是我国岩盐钻井水溶开采领域的一项行业标准，填补了国内同行业技术标准的空白，有助于更好地规范和指导岩盐钻井水溶开采矿山地质工作，将为岩盐矿山钻井水溶开采提供统一的地质工作模板，促进岩盐钻井水溶开采地质工作更广泛的产业化应用，也标志着井矿盐矿山全生命周期技术标准体系得到了进一步健全和完善。关键词：岩盐；钻井水溶；矿山地质；标准编制中图分类号：TS38文献标识码：A文章编号：2096-3408（2024）03-0004-04Compilation and Thoughts on Standard Compilation ofSpecification for Geological Work of Rock Salt Drillingand Water Solution Mining MineHUANG Dongjie，WANG Peng，LIU Jiajie，TANG Fubin，TANG Xianjun，LIU Xiaobo（Sichuan Institute of Nonmetallic（Salt Industry）Geological Survey，Sichuan Provincial Well and Salt Mining Engineering Technology Research Center，Zigong 643010，China）Abstract：The formulation of“Specification for Geological Work of Rock Salt Drilling andWater Solution Mining Mine”is an industry standard in the field of rock salt drilling and water solution mining in China，it fill up the gaps of industry standard，standardize and guide the geologicalwork of rock salt drilling and water solution mining mine，will provide uniform template of geologicalwork，also promote it widely industrialization application，marked the PLM of well salt mine havebeen improved for better.Key words：Rock salt；Drilling and water solution；Geological work；Standard compilation1前言目前我国岩盐矿床的开采普遍采用钻井水溶法，根据大部分盐类矿物易溶于水的特性，把水作为溶剂注入矿床，将矿床中的盐类矿物就地溶解，转变成流动状态的溶液卤水，然后进行采集、输送。1892 年，在自贡大坟堡盐矿“发源井”加深钻进至870.12 m，发现石盐矿床，采用注水溶盐提捞采卤，开创我国钻井水溶开采之先河1-3。钻井水溶法先后经历了单井对流法（见图1）、两井溶蚀连通法和水平对接井组连通法（见图2）等开采方法4-5。然而，由于我国岩盐矿床赋存特点、行业发展现状等多方面原因，一直未有一项专业性盐科学与化工Journal of Salt Science and Chemical Industry第53卷第3期2024年3月4表层套管井口 转盘面井口 转盘面表层套管技术套管技术套管和系统性的行业标准指导岩盐水溶开采地质工作。为了更好促进岩盐开采地质工作的发展，更加有效地开发利用盐矿资源，四川省非金属（盐业）地质调查研究所（原四川盐业地质钻井大队）与盐矿山企业和科研院校一起编制了我国第一部系统性指导岩盐开采地质工作的行业标准 岩盐钻井水溶开采矿山地质工作规范。该标准填补了国内同行业技术标准的空白，为岩盐矿山钻井水溶开采提供统一的地质工作模板，并可促进岩盐钻井水溶开采地质工作更广泛的产业化应用，同时也标志着井矿盐矿山全生命周期技术标准体系得到了进一步健全和完善。2目标任务根据我国岩盐钻井水溶开采行业现状，针对国内同行业尚未有相关技术标准实际情况，以及岩盐钻井水溶开采领域的特殊性、未来发展方向和趋势，开展岩盐钻井水溶开采地质工作相关理论研究与试验分析，进一步提高岩盐矿床地质特征、开采技术条件及共伴生组分等研究程度，提升矿产资源储量类型，保证矿山正常生产，保障矿产资源合理开发和综合利用。在以上研究成果的基础上，编制形成一部涵盖基建与生产勘探、钻井与开采、矿山采样与测试、资源储量动态管理、封井闭坑等内容的全面系统、特色突出、前瞻性强的行业标准，同时具有先进性和指导性，填补国内同行业技术标准的空白。3基本原则3.1定位适当为岩盐钻井水溶开采矿山地质工作提供依据，强调现行规范中没有明确的、目前有效使用的有关规定和规程，重申多年来行之有效的有关原则要求，并结合岩盐矿山开发管理中发现和归纳的矿山地质工作存在的普遍问题，有针对性地提出相关要求。3.2技术指导性强适用于岩盐钻井水溶开采矿山地质工作，提出了各项工作对应的要求，并明确了具体指标，具有很强的指导性和可操作性，可作为岩盐矿山地质工作及其验收的技术依据之一。3.3内容系统全面明确规定矿山地质工作的基建勘探地质工作、生产勘探地质工作、钻井与开采地质工作和采矿结束地质工作等方面的要求。3.4注重勘查实践与研究成果的科学应用岩盐矿山勘查实践通过对岩盐矿床进行勘探、开采、评价等工作，开展科学研究，结合社会主义市场经济要求和岩盐矿山工作实践，统一了岩盐钻井水溶开采矿山地质工作的要求。4基本框架4.1适用范围规定了岩盐钻井水溶开采矿山地质工作的总体要求，以及基建与生产勘探、钻井与开采、采样与测试、资源储量动态管理与矿山开采经济意义评价等相关地质工作要求。适用于采用钻井水溶法开采岩盐的矿山地质工作。4.2基本结构根据 GB/T 1.12020 标准化工作导则 第 1部分：标准化文件的结构和起草规则 等标准编写的规范性文件，结合岩盐钻井水溶开采地质工作图1单井对流法水溶开采工艺示意图Fig.1The diagram of single well convection method water solutionmining process井口 转盘面表层套管技术套管中心管图2水平对接井组连通法水溶开采工艺示意图Fig.2Schematic diagram of water solution mining process usinghorizontal docking well group connection method黄东杰，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5盐科学与化工第53卷第3期2024年3月实际，首先提出岩盐矿山地质工作的目的任务和总体要求，再从基建勘探地质工作开始，到矿山开采经济意义评价结束，涵盖了岩盐矿山钻井水溶开采地质工作全流程。4.3确定标准主要内容4.3.1确定依据根据已有岩盐钻井水溶开采地质工作有关研究资料和成果进行系统梳理和分析总结，结合岩盐钻井水溶开采矿山地质工作实践及资源储量动态管理中遇到的实际问题，结合标准建设的总体思路、要求以及行业内有关专家的意见和建议，确定该标准的主要内容。4.3.2主要内容标准共分为十四章。主要内容包括除了前三章的编制编写的规范性要素外；第四章目的任务；第五章总体要求；第六章基建勘探地质工作；第七章生产勘探地质工作；第八章钻井与开采地质工作；第九章矿山采样及测试；第十章矿石（卤水）质量管理；第十一章矿石（卤水）损失；第十二章资源储量动态管理；第十三章采矿结束地质工作；第十四章矿山开采经济意义评价。整体编排科学合理、逻辑性强、内容紧凑、前后连贯，涵盖了岩盐钻井水溶开采矿山地质工作的各个方面。此外，标准中还列有2个资料性附录，分别为生产矿山应收集的地质资料和钻井地质编录基本要求。4.4与其他标准的协调问题标准在编制过程中，密切关注标准与已经发布和实施标准的协调和衔接等问题，与国家法律法规和行政文件等充分保持一致，防止与既有标准发生冲突或矛盾。5确定主要内容的论据5.1标准名称定为 岩盐钻井水溶开采矿山地质工作规范鉴于岩盐钻井水溶开采法“集采、选、冶于一体”的特殊性，岩盐矿山地质工作与其他固体矿山地质工作在基建勘探和生产勘探等方面差异太大，不宜统一于同一个标准中，标准确定名称为 岩盐钻井水溶开采矿山地质工作规范，仅针对岩盐钻井水溶开采矿山地质工作提出技术要求。5.2岩盐钻井水溶开采矿山地质工作的范围确定矿山地质工作包括从基建勘探、生产勘探、直至开采结束、闭坑等进行的一系列地质工作。矿山生产活动也会揭露地质现象，且更加可靠，综合研究有关标准规定及成果认识，也普遍认为生产地质是矿山地质工作的重要组成部分。5.3矿山地质工作与钻井、开采的关系矿山地质是指导矿山钻井和开采的重要依据，对矿山开发过程中的降低成本、增加储量、提高效益、延长矿山服务年限等方面起到了重要作用。通过科学的手段，地质能让钻井活动和开采活动具有方向性和目的性。5.4地质录井项目及编录内容的处理根据 DZ/T 0212.32020要求，地质录井包括钻时录井、岩屑录井、泥浆录井、氯离子滴定等，并对取芯工作的岩芯（矿芯）采取率提出了要求，但并未过多提及岩芯录井，故此标准增加了岩芯录井的要求。生产实践表明，上述所有录井项目中与矿产资源相关性最强的是岩屑录井、岩芯录井和氯离子滴定6，故标准中仅重点列出了此三项地质编录要求，其他项目参照相关标准规范执行。5.5矿石（卤水）质量均衡的方法应用条件钻井水溶开采的岩盐矿山与其他金属、非金属矿山有显著区别，岩盐钻井水溶开采的采、选、冶过程，均在地下进行，通常是非人为可控制7。在水溶开采活动中，矿石质量实际上表征为卤水质量。尽管非人为可控制，但在掌握矿石质量分布特征的基础上，有针对性地合理安排采矿层段、采矿方向、出卤产量比例，一定程度上能够控制卤水质量稳定。通过对各井产出卤水质量进行管理，不同浓度卤水进行混合调整，也可实现卤水质量相对均衡稳定。5.6矿山挖潜改造的要求在岩盐矿山开采后期，因岩盐顶板垮塌、溶腔自然连通等原因，会造成卤水浓度和流量降低，矿井生产能力下降等影响，不利于矿产资源的高质量开发8。为此，迫切需要对岩盐矿山资源进行挖潜，以提高矿石回采率和矿山综合利用率，延长矿山服务年限。近几年，在四川、重庆等地实施了多个老井挖潜成功案例，实践证明众多老矿区经过技术改造和工艺升级，矿产资源大有潜力可挖9。故此标准提出：在开采后期应对矿区内的残余矿量、边角矿量、下部未采矿量进行工程改造，对资源进行充分利用和挖潜。5.7矿山地质采样要求岩盐钻井水溶开采是通过钻井形成的井筒6黄东杰，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注入溶剂（水）将岩盐就地溶解，生成的卤水常被称为原卤，通过井筒返出地面。处于开发阶段的矿山，与其他固体矿产采样相比应增加卤水（原卤）采样内容。标准中固体样品采集参照 DZ/T 0212.3-2020执行，同时列出了卤水（原卤）采样内容，如单井采样、综合采样及基本检测项目等的相关要求。5.8溶腔探测要求溶腔是盐矿开采后留下的充满淡卤水的腔体，在盐矿山区域广泛分布，是一种地质灾害的潜在风险因素，常会引起卤水泄露和地面沉陷等复杂地质灾害。通过溶腔探测，掌握溶腔大小、形态和埋深，为溶腔综合利用提供依据10。5.9地应力及盐层蠕变特性研究随着浅部资源开采的枯竭，矿山开采深度不断加大，地应力随着井深增加而增加，围岩的应变特别是岩盐蠕变特性，对钻井施工和开采过程中井筒质量的影响越来越大11；随着岩盐的开采，溶腔高度逐渐增加，溶腔范围逐渐扩大，溶腔顶板应力状态随之变化，易导致溶腔顶板垮塌12，故在该标准中提出研究岩盐蠕变特性及围岩应力的相关要求。5.10关于矿石损失的界定岩盐溶解在溶腔底部形成一个形似空心倒锥体的倾斜底面13。溶腔倾斜底面与理想水平面的夹角，称为侧溶角。侧溶角以下及水平对接井水平段井眼轨迹以下难以溶解的矿石均列为损失。岩盐溶解以后在地下形成的腔体被卤水完全充填，这部分无法返出地面的卤水也被视为损失。此外，还有永久保安矿柱、盐井及构造维护带的损失等。6结语标准于 2023-04-19 发布，2023-08-01 正式实施。标准通过资料收集、一线调研、专家指导和座谈交流等方式进行编制，充分体现了其客观性和科学性，对于岩盐钻井水溶开采地质工作做出了相应规定和指标要求，填补了国内同行业空白。标准的推广应用，更好地规范和指导岩盐钻井水溶开采行业矿山地质工作，促进岩盐地质研究、岩盐资源开采及盐腔的综合开发利用。参考文献1 林元雄，宋良曦.中国井盐科技史 M.成都：四川科学技术出版社，1987.2 林元雄，聂成勋.中国四川自流井薄层岩盐水溶开采技术发展J.中国井矿盐，1983，14（2）：14-19.3 宋良曦.论井盐输卤技术的发展 J .盐业史研究，1988，19（2）：59-65.4 王清明.石盐矿床与勘探 M.北京：化学工业出版社，2007.5 王清明.钻井水溶开采与设计 M.北京：化学工业出版社，2016.6 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