[發明專利]硫酸鈉型巖鹽溶腔固結式填充方法

有效

• 申請號: 201610309793.4
• 申請日: 2016-05-11
• 公開（公告）號: CN107366552B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 劉凱;劉正友;張文廣;盧青峰;鄭仲軍;秦學軍
• 申請（專利權）人: 江蘇蘇鹽井神股份有限公司;江蘇省制鹽工業研究所有限公司
• 主分類號: E21F15/00
• 分類號: E21F15/00
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 唐曙暉

本發明涉及一種硫酸鈉型巖鹽溶腔固結式填充方法，具體是利用氨堿廢液作為調漿用液體，將堿渣、脫硫石膏調成漿狀物，通過注井系統將漿狀物注入硫酸鈉型巖鹽溶腔；在地下溶腔中，漿狀物在助凝劑作用下發生一系列反應，最終形成復鹽固結物，實現對巖鹽溶腔的固結式填充。本發明優選二水硫酸鈣作為助凝劑，使堿渣、脫硫石膏在溶腔中固結形成一定強度的凝結體，抑制巖鹽溶腔地質災害的發生。

技術領域

本發明涉及井礦鹽資源開采領域中對巖鹽溶腔進行井下填充并形成固結物的方法，利用氨堿廢液將堿渣、脫硫石膏調成漿狀物，并注入巖鹽溶腔，漿狀物在井下固結防止巖鹽溶腔地質災害發生，屬于井礦鹽資源開采領域的環境治理和保護。具體地說，涉及利用堿渣、脫硫石膏井下填充巖鹽溶腔，并形成復鹽固結物的方法。本發明可對各種類型的巖鹽溶腔進行固結式充填，尤其適用于硫酸鈉型巖鹽溶腔。

背景技術

近年來，井礦鹽生產已成為我國制鹽主流工藝，井礦鹽產量已超過4000萬噸/年，目前所占比例已超過海鹽，成為第一大鹽類。井礦鹽開采主要是利用鹽易溶于水的特性來進行資源開采，通過向地下鹽礦中注入淡水后將鹽溶解成為鹵水，鹵水被開采到地面后用于鹽化工生產，與此同時在地下會形成一定體積的巖鹽溶腔，溶腔單體容積約10-80萬方(溶腔高度：5-100米，溶蝕直徑：10-60米)。隨著我國井礦鹽資源的不斷開采，每年新增巖鹽溶腔近1200萬m³以上，地下巖鹽溶腔的數量巨大。

廢棄的巖鹽溶腔如果不進行妥善處理，將有可能引發重大地質災害，主要表現為大面積地面沉陷和地下水污染。在國內，江西會昌、安徽定遠、湖北應城、云南一平浪、湖南湘澧等鹽礦都曾發生地面沉陷現象。地面塌陷的危害極大，導致巨大的經濟損失，嚴重影響當地的正常生產、生活，對環境造成的破壞不可估量。同時，在地表沉陷區域，往往伴隨鹵水上涌，對水環境、土壤環境產生污染，嚴重時外泄鹵水與淺層地表水形成通道，直接污染飲用水。在四川自貢長山鹽礦曾發生地面冒鹵，數百畝耕地嚴重減產，甚至不能再耕作，當地的地下水也無法飲用。

對于廢棄的巖鹽溶腔，目前傳統的處理方法是采用水泥封堵。水泥封堵處理方法是將充滿鹵水的溶腔井口用水泥封死。但由于巖鹽具有很高的流變性，封井后的溶腔腔體會不斷收縮。如果封井質量差，溶腔體積收縮的速度會非常快，溶腔變形過大或頂板垮塌嚴重時會誘發大規模地面沉陷。而且水泥封井在若干年后也會出現失效，造成鹵水出涌。為了控制鹽礦區地表出現沉降及沉陷，就要抑制廢棄巖鹽溶腔的體積收縮，在溶腔內部需要一直維持一定的內壓。巖鹽的滲透性雖然低，但溶腔長期廢棄中，鹵水仍然不斷向圍巖滲透，內壓減小，溶腔體積不可避免的收縮，同時，圍巖應力分布也不斷發生變化，一旦靜力平衡條件無法滿足，則溶腔內部就會出現垮塌，腔體上方地面將加速沉降。因此，只要溶腔中存有鹵水，就如同在地下埋下一顆定時炸彈，隨時都有引爆的可能。

一般情況下工業廢渣在巖鹽溶腔內的沉降效果不好，充填體在鹵水中很難固結，對溶腔收縮的抑制作用有限，控制地面沉降的效果不明顯，不能徹底消除廢棄巖鹽溶腔存在的地質隱患。

發明內容

本發明通過分析堿渣、脫硫石膏等固體廢棄物的組成、粒度等特點，研究堿渣和脫硫石膏在鹵水中沉降速度、不同助凝劑對其沉降速度和固結程度的影響；發明了利用氨堿廢液將堿渣、脫硫石膏調成漿狀物并注入巖鹽溶腔，在溶腔中漿狀物在助凝劑作用下固結，并形成具有一定強度的充填體，可有效控制溶腔體積收縮，防止巖鹽礦區地質塌陷、地面沉降等災害發生，保證地面構筑物的安全性。

本發明涉及一種硫酸鈉型巖鹽溶腔固結式填充方法，該方法包括以下步驟：

(1)利用氨堿廢液作為調漿用液體，將堿渣、脫硫石膏調成漿狀物；

(2)將調漿得到的漿狀物注入巖鹽溶腔中，在溶腔中漿狀物發生物理化學反應后，在溶腔底部形成復鹽固結物(CaSO₄·2H₂O和CaCO₃的復合物或固結物)；