鹽礦水溶開采地表塌陷發(fā)生機(jī)理及防治措施

盧書亭

（中國(guó)平煤神馬集團(tuán)聯(lián)合鹽化有限公司，河南 平頂山 467000）

鹽礦水溶開采是一種新型的鹽礦開采方式，當(dāng)前很多鹽礦開采都在使用這種方式，這種新型的開采方式成本較低，可以為開采企業(yè)帶來更多的利益。這種方法技術(shù)含量比較低、施工方法簡(jiǎn)單，地下物質(zhì)被開采，地面與地下的地質(zhì)環(huán)境發(fā)生改變，因此應(yīng)該注意防止地表塌陷的現(xiàn)象發(fā)生。近幾年鹽礦開采事故時(shí)有發(fā)生，因此應(yīng)該通過塌陷的鹽礦尋找地表塌陷的規(guī)律在以后的開采過程中盡量避免方式塌陷的災(zāi)害發(fā)生。

1 鹽礦地表塌陷特點(diǎn)

鹽礦水溶地表坍塌屬于一種嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，其具有四個(gè)典型特點(diǎn)。第一個(gè)特點(diǎn)是具有較強(qiáng)的突發(fā)性，在鹽礦發(fā)生地表塌陷時(shí)，往往速度十分快，可控性極小，鹽礦在塌陷前經(jīng)常會(huì)有一些跡象，跡象表明鹽礦的塌陷是經(jīng)過一系列誘導(dǎo)因素，并且由一段時(shí)間的積累才致使塌陷。第二個(gè)特點(diǎn)是塌陷時(shí)間長(zhǎng)，上文中有提到，鹽礦的塌陷屬于一種地質(zhì)災(zāi)害，發(fā)生塌陷后，鹽礦外部的土層與鹽礦內(nèi)部形成一種作用力，在作用力的驅(qū)使下，塌陷會(huì)一直持續(xù)，這種長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)塌陷給環(huán)境還帶來巨大危害，這個(gè)特點(diǎn)有個(gè)典型的例子，應(yīng)城在1992年發(fā)生鹽礦地表塌陷，直到1999年，應(yīng)城塌陷的鹽礦還在持續(xù)，受害范圍廣泛，因此鹽礦塌陷問題不容忽視。第三個(gè)特點(diǎn)是反復(fù)性，安徽定遠(yuǎn)鹽礦在四個(gè)月內(nèi)發(fā)生了兩起鹽礦塌陷事件，當(dāng)鹽礦塌陷時(shí)鹽礦的覆蓋土層的承載力發(fā)生變化，鹽礦內(nèi)部的鹵水不斷深入周邊的土層，致使土層松動(dòng)，因此鹽礦塌陷時(shí)具有一定的反復(fù)性。最后一個(gè)特點(diǎn)是破壞性，在塌陷發(fā)生時(shí)，鹽礦中的鹵水不斷深入周邊的土壤中，土壤會(huì)發(fā)生鹽堿化現(xiàn)象，不利于耕種，鹽堿化土地恢復(fù)周期比較長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境傷害十分嚴(yán)重，也會(huì)影響到周邊居民的生活。

2 鹽礦水溶開采地表塌陷原因分析

（1）溶腔不穩(wěn)定。據(jù)目前研究分析，導(dǎo)致鹽礦水溶開采地表塌陷的主要原因有三個(gè)，分別是溶腔不穩(wěn)定、斷層活化以及承載力降低。首先是溶腔不穩(wěn)定，從我國(guó)的地理情況上看，鹽礦層距離地表的距離比較短，大約位于地下200～600米，在鹽礦開采過程中，如果施工頂板不穩(wěn)定，就容易引起塌陷事件發(fā)生，由于鹽礦土層覆蓋比較薄，在施工過程中，如果支頂過高或者支柱之間距離過大，都有可能導(dǎo)致鹽礦內(nèi)的施工區(qū)域環(huán)境不穩(wěn)定，帶來塌陷的隱患。

（2）斷層活化。地下巖層的分布情況與鹽礦開采安全息息相關(guān)，在鹽礦開采的準(zhǔn)備階段，要對(duì)鹽礦周圍的地形進(jìn)行仔細(xì)勘察，避免在土質(zhì)斷層進(jìn)行鹽礦開采。有些鹽礦設(shè)在土質(zhì)斷層區(qū)域，在開采過程中，鹽礦開采工藝沒有問題的情況下，如果鹵水不小心滲入到周圍的土壤中，就會(huì)將斷層的土質(zhì)變得活動(dòng)，斷層活動(dòng)后，整個(gè)溶腔就會(huì)不穩(wěn)定，鹽礦的開采也會(huì)出現(xiàn)安全隱患。

（3）承載力降低。在鹽礦開采中，使用鉆井水溶開采的方式時(shí)經(jīng)常會(huì)在地表發(fā)生井管斷裂現(xiàn)象，鹵水噴射到周邊，對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重影響。被污染的同時(shí)，鹽礦的覆蓋層承載力也會(huì)降低，這樣的鹽礦開采既有安全隱患，又污染環(huán)境。

3 防止鹽礦水溶開采地表坍塌的措施

（1）注重鹽礦地形勘察。鹽礦水溶開采地表發(fā)生塌陷的原因有很多，不同的開采方法、不同的開采條件，都會(huì)造成不同的塌陷原因。如果鹽礦在鋪設(shè)的時(shí)候，建立在斷層土質(zhì)附近，在開采過程中，如果鹵水滲入到周圍的巖層中，就會(huì)造成斷層土質(zhì)松動(dòng)，為塌陷埋下隱患，因此在鹽礦開采前期，應(yīng)該仔細(xì)勘察地形，對(duì)地下土質(zhì)也要進(jìn)行勘察，確保鹽礦建立的土層是堅(jiān)實(shí)的土層，防止出現(xiàn)鹽礦頂部承載力不足的現(xiàn)象。

（2）合理設(shè)計(jì)開采方案。我國(guó)鹽礦大部分都分布在淺土層，鹽礦層距離地面大約200～600米，由于鹽礦距離地表太近，在開采的過程中，容易出現(xiàn)鹽礦頂部承載力不足等問題。正因如此，在鹽礦的開采過程中應(yīng)該注意運(yùn)用正確的開采方法，嚴(yán)格的遵循科學(xué)的手法，防止開采過程中地表塌陷事故發(fā)生。在鹽礦水溶開采的過程中，應(yīng)該從鹽礦最底層的鹽礦開始開采，從底部逐漸向上開采，不可以直接從上層向下開采。在鹽礦井進(jìn)行鉆井時(shí)，應(yīng)該注意礦中支柱的位置，在鉆井時(shí)，不要移動(dòng)支柱位置，支柱是礦頂承載力的保障。在生產(chǎn)過程中，注意溶腔內(nèi)部的高度，溶腔內(nèi)的高度決定鹽礦的穩(wěn)定性，因此在鹽礦開采過程中，應(yīng)該適當(dāng)進(jìn)行控制。

（3）合理控制對(duì)井距離與井組距離。為了鹽礦開采的安全性，在鹽礦水溶開采過程中，還應(yīng)該注意控制對(duì)井距離與井組距離，在連通礦井時(shí)，經(jīng)常采用水力壓裂法，井距離如果太大，就會(huì)造成資源浪費(fèi)，井間距離太小就會(huì)造成溶腔內(nèi)環(huán)境不穩(wěn)定，因此應(yīng)該科學(xué)地計(jì)算井間距離與井組距離，防止風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生。

（4）確保井管與溶腔的密閉性。在鹽礦水溶開采的過程中，操作失誤或者井管與溶腔的密閉性無法保證的情況下，會(huì)導(dǎo)致鹽礦中的鹵水向周圍土層滲漏，發(fā)生滲漏現(xiàn)象時(shí)，周圍土層的承載里就會(huì)下降，鹽礦開采過程中就會(huì)有安全隱患，應(yīng)該保持井管與溶腔的密閉性，防止鹽礦中鹵水發(fā)生滲漏。

（5）定期維修檢測(cè)。鹽礦開采的工作中，應(yīng)該制定完善檢修制度，在開采過程中，形成一種維修文化。對(duì)鹽礦進(jìn)行定期檢修，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，比如井管有破損現(xiàn)象時(shí)，可以及時(shí)控制，防止出現(xiàn)大面積破裂，定期檢修可以將小問題及時(shí)控制，預(yù)防小問題的蔓延，提高鹽礦開采過程中的安全指數(shù)。鹽礦檢修工作要求檢修人員堅(jiān)持從頭到尾的貫徹落實(shí)檢修制度，鹽礦檢修人員的行為準(zhǔn)則受法律規(guī)定的限制。鹽礦檢修人員對(duì)檢修安全文化制度的學(xué)習(xí)還要依靠鹽礦開采企業(yè)的安全文化培訓(xùn)來實(shí)現(xiàn)。

（6）封閉報(bào)廢井。在鹽礦開采結(jié)束后，留下開采完成的空礦井，礦井地面與地下的巖層已經(jīng)發(fā)生變化，為防止廢棄的礦井出現(xiàn)塌陷，在開采結(jié)束后，應(yīng)將空礦井進(jìn)行封閉處理?？梢允褂盟嗷蛘呋炷翆?duì)鹽礦的表層進(jìn)行封填，增加礦頂?shù)某休d力，預(yù)防礦頂受外力影響發(fā)生移動(dòng)的現(xiàn)象，礦頂?shù)耐翆颖容^穩(wěn)定，就會(huì)降低鹽礦塌陷的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)地表塌陷的原因，建議從鹽礦地形勘察、合理設(shè)計(jì)開采方案、合理控制井管與井組距離、去報(bào)井管密閉性、定期維修、封閉報(bào)廢鹽礦等方式預(yù)防鹽礦水溶開采等地表坍塌可能。鹽礦地表塌陷的原因有很多，為了安全生產(chǎn)，還需要不斷研究、不斷改善鹽礦施工水平，提高鹽礦的施工安全。