[发明专利]硫酸钠型岩盐溶腔固结式填充方法

说明书

本发明涉及一种硫酸钠型岩盐溶腔固结式填充方法，具体是利用氨碱废液作为调浆用液体，将碱渣、脱硫石膏调成浆状物，通过注井系统将浆状物注入硫酸钠型岩盐溶腔；在地下溶腔中，浆状物在助凝剂作用下发生一系列反应，最终形成复盐固结物，实现对岩盐溶腔的固结式填充。本发明优选二水硫酸钙作为助凝剂，使碱渣、脱硫石膏在溶腔中固结形成一定强度的凝结体，抑制岩盐溶腔地质灾害的发生。

技术领域

本发明涉及井矿盐资源开采领域中对岩盐溶腔进行井下填充并形成固结物的方法，利用氨碱废液将碱渣、脱硫石膏调成浆状物，并注入岩盐溶腔，浆状物在井下固结防止岩盐溶腔地质灾害发生，属于井矿盐资源开采领域的环境治理和保护。具体地说，涉及利用碱渣、脱硫石膏井下填充岩盐溶腔，并形成复盐固结物的方法。本发明可对各种类型的岩盐溶腔进行固结式充填，尤其适用于硫酸钠型岩盐溶腔。

背景技术

近年来，井矿盐生产已成为我国制盐主流工艺，井矿盐产量已超过4000万吨/年，目前所占比例已超过海盐，成为第一大盐类。井矿盐开采主要是利用盐易溶于水的特性来进行资源开采，通过向地下盐矿中注入淡水后将盐溶解成为卤水，卤水被开采到地面后用于盐化工生产，与此同时在地下会形成一定体积的岩盐溶腔，溶腔单体容积约10-80万方(溶腔高度：5-100米，溶蚀直径：10-60米)。随着我国井矿盐资源的不断开采，每年新增岩盐溶腔近1200万m³以上，地下岩盐溶腔的数量巨大。

废弃的岩盐溶腔如果不进行妥善处理，将有可能引发重大地质灾害，主要表现为大面积地面沉陷和地下水污染。在国内，江西会昌、安徽定远、湖北应城、云南一平浪、湖南湘澧等盐矿都曾发生地面沉陷现象。地面塌陷的危害极大，导致巨大的经济损失，严重影响当地的正常生产、生活，对环境造成的破坏不可估量。同时，在地表沉陷区域，往往伴随卤水上涌，对水环境、土壤环境产生污染，严重时外泄卤水与浅层地表水形成通道，直接污染饮用水。在四川自贡长山盐矿曾发生地面冒卤，数百亩耕地严重减产，甚至不能再耕作，当地的地下水也无法饮用。

对于废弃的岩盐溶腔，目前传统的处理方法是采用水泥封堵。水泥封堵处理方法是将充满卤水的溶腔井口用水泥封死。但由于岩盐具有很高的流变性，封井后的溶腔腔体会不断收缩。如果封井质量差，溶腔体积收缩的速度会非常快，溶腔变形过大或顶板垮塌严重时会诱发大规模地面沉陷。而且水泥封井在若干年后也会出现失效，造成卤水出涌。为了控制盐矿区地表出现沉降及沉陷，就要抑制废弃岩盐溶腔的体积收缩，在溶腔内部需要一直维持一定的内压。岩盐的渗透性虽然低，但溶腔长期废弃中，卤水仍然不断向围岩渗透，内压减小，溶腔体积不可避免的收缩，同时，围岩应力分布也不断发生变化，一旦静力平衡条件无法满足，则溶腔内部就会出现垮塌，腔体上方地面将加速沉降。因此，只要溶腔中存有卤水，就如同在地下埋下一颗定时炸弹，随时都有引爆的可能。

一般情况下工业废渣在岩盐溶腔内的沉降效果不好，充填体在卤水中很难固结，对溶腔收缩的抑制作用有限，控制地面沉降的效果不明显，不能彻底消除废弃岩盐溶腔存在的地质隐患。

发明内容

本发明通过分析碱渣、脱硫石膏等固体废弃物的组成、粒度等特点，研究碱渣和脱硫石膏在卤水中沉降速度、不同助凝剂对其沉降速度和固结程度的影响；发明了利用氨碱废液将碱渣、脱硫石膏调成浆状物并注入岩盐溶腔，在溶腔中浆状物在助凝剂作用下固结，并形成具有一定强度的充填体，可有效控制溶腔体积收缩，防止岩盐矿区地质塌陷、地面沉降等灾害发生，保证地面构筑物的安全性。

本发明涉及一种硫酸钠型岩盐溶腔固结式填充方法，该方法包括以下步骤：

(1)利用氨碱废液作为调浆用液体，将碱渣、脱硫石膏调成浆状物；

(2)将调浆得到的浆状物注入岩盐溶腔中，在溶腔中浆状物发生物理化学反应后，在溶腔底部形成复盐固结物(CaSO₄·2H₂O和CaCO₃的复合物或固结物)；