鹽礦水溶開采地表塌陷發生機理及防治措施

盧書亭

（中國平煤神馬集團聯合鹽化有限公司，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，可以為開采企業帶來更多的利益。這種方法技術含量比較低、施工方法簡單，地下物質被開采，地面與地下的地質環境發生改變，因此應該注意防止地表塌陷的現象發生。近幾年鹽礦開采事故時有發生，因此應該通過塌陷的鹽礦尋找地表塌陷的規律在以后的開采過程中盡量避免方式塌陷的災害發生。

1 鹽礦地表塌陷特點

鹽礦水溶地表坍塌屬于一種嚴重的地質災害，其具有四個典型特點。第一個特點是具有較強的突發性，在鹽礦發生地表塌陷時，往往速度十分快，可控性極小，鹽礦在塌陷前經常會有一些跡象，跡象表明鹽礦的塌陷是經過一系列誘導因素，并且由一段時間的積累才致使塌陷。第二個特點是塌陷時間長，上文中有提到，鹽礦的塌陷屬于一種地質災害，發生塌陷后，鹽礦外部的土層與鹽礦內部形成一種作用力，在作用力的驅使下，塌陷會一直持續，這種長時間的持續塌陷給環境還帶來巨大危害，這個特點有個典型的例子，應城在1992年發生鹽礦地表塌陷，直到1999年，應城塌陷的鹽礦還在持續，受害范圍廣泛，因此鹽礦塌陷問題不容忽視。第三個特點是反復性，安徽定遠鹽礦在四個月內發生了兩起鹽礦塌陷事件，當鹽礦塌陷時鹽礦的覆蓋土層的承載力發生變化，鹽礦內部的鹵水不斷深入周邊的土層，致使土層松動，因此鹽礦塌陷時具有一定的反復性。最后一個特點是破壞性，在塌陷發生時，鹽礦中的鹵水不斷深入周邊的土壤中，土壤會發生鹽堿化現象，不利于耕種，鹽堿化土地恢復周期比較長，對環境傷害十分嚴重，也會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）溶腔不穩定。據目前研究分析，導致鹽礦水溶開采地表塌陷的主要原因有三個，分別是溶腔不穩定、斷層活化以及承載力降低。首先是溶腔不穩定，從我國的地理情況上看，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，如果施工頂板不穩定，就容易引起塌陷事件發生，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，都有可能導致鹽礦內的施工區域環境不穩定，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，在鹽礦開采的準備階段，要對鹽礦周圍的地形進行仔細勘察，避免在土質斷層進行鹽礦開采。有些鹽礦設在土質斷層區域，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，就會將斷層的土質變得活動，斷層活動后，整個溶腔就會不穩定，鹽礦的開采也會出現安全隱患。

（3）承載力降低。在鹽礦開采中，使用鉆井水溶開采的方式時經常會在地表發生井管斷裂現象，鹵水噴射到周邊，對周邊環境造成嚴重影響。被污染的同時，鹽礦的覆蓋層承載力也會降低，這樣的鹽礦開采既有安全隱患，又污染環境。

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，都會造成不同的塌陷原因。如果鹽礦在鋪設的時候，建立在斷層土質附近，在開采過程中，如果鹵水滲入到周圍的巖層中，就會造成斷層土質松動，為塌陷埋下隱患，因此在鹽礦開采前期，應該仔細勘察地形，對地下土質也要進行勘察，確保鹽礦建立的土層是堅實的土層，防止出現鹽礦頂部承載力不足的現象。

（2）合理設計開采方案。我國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該注意運用正確的開采方法，嚴格的遵循科學的手法，防止開采過程中地表塌陷事故發生。在鹽礦水溶開采的過程中，應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。在鹽礦井進行鉆井時，應該注意礦中支柱的位置，在鉆井時，不要移動支柱位置，支柱是礦頂承載力的保障。在生產過程中，注意溶腔內部的高度，溶腔內的高度決定鹽礦的穩定性，因此在鹽礦開采過程中，應該適當進行控制。

（3）合理控制對井距離與井組距離。為了鹽礦開采的安全性，在鹽礦水溶開采過程中，還應該注意控制對井距離與井組距離，在連通礦井時，經常采用水力壓裂法，井距離如果太大，就會造成資源浪費，井間距離太小就會造成溶腔內環境不穩定，因此應該科學地計算井間距離與井組距離，防止風險發生。

（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，會導致鹽礦中的鹵水向周圍土層滲漏，發生滲漏現象時，周圍土層的承載里就會下降，鹽礦開采過程中就會有安全隱患，應該保持井管與溶腔的密閉性，防止鹽礦中鹵水發生滲漏。

（5）定期維修檢測。鹽礦開采的工作中，應該制定完善檢修制度，在開采過程中，形成一種維修文化。對鹽礦進行定期檢修，可以及時發現問題，比如井管有破損現象時，可以及時控制，防止出現大面積破裂，定期檢修可以將小問題及時控制，預防小問題的蔓延，提高鹽礦開采過程中的安全指數。鹽礦檢修工作要求檢修人員堅持從頭到尾的貫徹落實檢修制度，鹽礦檢修人員的行為準則受法律規定的限制。鹽礦檢修人員對檢修安全文化制度的學習還要依靠鹽礦開采企業的安全文化培訓來實現。

（6）封閉報廢井。在鹽礦開采結束后，留下開采完成的空礦井，礦井地面與地下的巖層已經發生變化，為防止廢棄的礦井出現塌陷，在開采結束后，應將空礦井進行封閉處理。可以使用水泥或者混凝土對鹽礦的表層進行封填，增加礦頂的承載力，預防礦頂受外力影響發生移動的現象，礦頂的土層比較穩定，就會降低鹽礦塌陷的風險。

4 結語

針對地表塌陷的原因，建議從鹽礦地形勘察、合理設計開采方案、合理控制井管與井組距離、去報井管密閉性、定期維修、封閉報廢鹽礦等方式預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，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。