任菁琪 張 樂
面對“科技型企業,低端型業務”的難題,如何快速調整企業定位,步入良性發展軌道,中鹽勘察設計院以研發出全過程礦山診斷治理服務的先進技術給出答案。近年來,一批鹽礦生產企業陸續與鹽勘院簽約合作,開展老采區資源回收利用、提高殘余鹽礦床采出率和礦山環境治理等技術服務項目,這些項目帶動鹽勘院產學研協同發展,促進了科研整體素質提升。
轉型期脫穎而出,靠的是掌握鹽行業經濟和技術的最新動向,以精耕細作顛覆貪大求全的思想。作為中鹽礦山科技支撐的力量,曾經以工程勘察和單純的鹽礦山設計業務為主的鹽勘院,以新補舊、以強補短,回歸鹽源這一根本主題,轉型為“技術服務+技術研發”型企業,考驗著鹽勘人的智慧。





中鹽棗陽鹽礦治理前

中鹽棗陽鹽礦安裝潛鹵泵治理后
位于湖北棗陽的中鹽棗陽鹽化有限公司,是鄂西食用鹽主要生產基地,鹽礦成鹽盆地小、礦床變化系數大,經過多年開采,資源總量急劇減少,面臨資源枯竭。中鹽棗陽所開采的吳家灣礦區北部礦段為1991年施工的勘探孔(后改為生產井),其余均為2002年至2008年施工投產的鉆井,且大部分采用過壓裂法,井組壓裂時間長,均達半年以上,地層被壓裂破壞。2017年初,采區東北側河邊有兩處冒鹵,村內多處水井水位上升,且溢出地表,造成企業全面停產。
如果繼續使用老工藝采鹵,易造成地下水污染和地面冒鹵,環境問題將日益嚴重。一年以后,礦山將沒有井位開鉆新的生產井,礦山面臨關閉,職工面臨下崗,將給當地經濟發展和社會穩定帶來嚴重影響。延續礦山生產,以及解決已經出現的地下水污染和地面冒鹵問題,非常迫切。
鹽勘院礦山地質環境技術中心主任、“同一井場定向對接井組鹽礦開采方法”等5項專利的發明人、礦山工程高級工程師樊傳忠,帶領他的團隊開展鹽礦殘余礦床的采鹵新工藝的研究,分析中鹽棗陽原有鹵井的電潛泵下井條件,確定電潛泵的合理下入深度,針對棗陽低品位鹽礦床,研究電潛泵的防砂堵措施以及鹵井堵塞的解除措施,利用電潛泵抽取溶腔內鹵水,合理降低潛水層水位,使得潛水層被鹵水影響的含鹽水吸入溶腔,有效地解決了中鹽棗陽公司的潛水層污染及地面冒鹵問題。同時,所生產的鹵水質量也高于改造前的鹵水質量,雖然該礦為低品位礦床,但NaCl濃度也達到了285g/l以上。為滿足控制不溶物運動狀態的要求,選擇合理的流速參數,單臺電潛泵采鹵能力控制在30~40m3/h,5口潛鹵井產鹵量達到160m3/h左右,既可滿足制鹽生產,又圓滿解決采區地面冒鹵和地下水污染問題。根據目前的資源量估算,采取這種采鹵工藝,將延長礦山服務年限10年以上。
2017年6月,中鹽棗陽公司潛鹵泵采鹵后,全面恢復生產,按最保守估計年采鹵864000m3,鹵水綜合成本約為3元/方,每年可產生利潤345萬元。在現有生產規模條件下,采區可以延長服務時間10-15年左右,產生直接經濟效益5000萬元,社會效益和環境效益非常明顯。
中鹽新干公司是一個由縣辦小礦發展起來的現代化制鹽企業,采區治理前,先后建井26口,雜亂無序,壓裂串通,其中老井11口已經全部報廢并封堵,還能使用的生產井僅為12口,有井出現井口冒鹵,采注比嚴重失衡僅為0.7左右, 頂板充水、地面冒鹵等問題非常突出。
更為嚴重的是2014年2月Y2-3#鹵井附近出現涌水,流量30m3/h左右,造成生產全線停產14天。3月初恢復生產,十天后,Y2-3#鹵井再次出現冒鹵,流量1m3/h左右。4月1日再次停產至20日。以及D8井組附近冒鹵,采區地下水氯離子升高等一系列問題出現,地面冒鹵對周邊環境造成了一定影響,公司不得已停產進行處理,造成較大經濟損失。
2014年4月,鹽勘院著手對采區進行分析和診斷,制訂治理方案。首先采取出鹵井口加裝離心泵的措施,先期降低鹵井回鹵阻力,降低鹵水向地層的滲透壓力,提高出鹵流量。其次在1-7井和1-3井附近,施工了Q1和Q2井,對非正常注水造成的頂板充水進行消壓。在Q2井施工過程中,多次注水泥封堵,成功阻斷了D8井附近的涌水通道。Q1井在消壓的同時,可以生產合格鹵水70m3/h左右。施工了T6井,與3-06-1井對接成功,生產鹵水達到45m3/h左右,兩井增加了鹵水生產能力100m3/h以上,礦山污染賠付損失減少100萬元以上,增加生產能力30萬噸,增加產值5000萬元。更重要的是,礦山取得新礦塊的采礦權,并根據鹽勘院的建議,徹底改變了以前的對接井軌跡和管串結構,使礦山完全擺脫了以前礦山采鹵窘迫的局面。
人與自然和諧的召喚,也伴隨著經濟振興的步伐。放眼今天得到技術治理和恢復生產的中鹽棗陽、中鹽新干等老礦山,我們很難將這些景象同昨天的困頓聯系在一起。從過去的面臨停產到今天藍天碧水映照下的重現活力,老鹽礦變了,她蛻去了沉重的外衣,邁開了可持續發展的步伐。
剛剛過去的2018年,鹽勘院簽定了20多個設計與咨詢項目,已經完成的項目均已通過建設方和專家組評審,收益良好。目前正在推進的設計、咨詢、科技工作23項,鹽勘院設計部門同志們在設計部部長、礦山工程高級工程師肖文科的帶領下,圍繞“轉型即回歸”功能定位,充分發揮自身潛能和不竭動力,進一步鞏固、提升鹽勘院在巖鹽礦山設計與咨詢領域的地位。
現代化工企業對設計要求比普通行業要求更高。陜西金泰氯堿化工有限公司是典型的“下礦上廠”型企業,地下是鹽礦,地上是工廠,地形特殊,其采鹵礦山設計難度極大。鹽勘院根據用戶要求,結合該地區鹽礦資源和地層特點,設計同井場雙定向水平對接井,這一技術為鹽勘院獨有的國家發明專利技術。項目招標階段,參與投標的有兩家鹽礦設計單位,鹽勘院憑借“同一井場定向對接井組鹽礦開采方法”這一全國領先的鹽礦設計方法,以高于另一投標單位的價格,投標成功,充分顯示出了鹽勘院的設計實力。

鹽勘院設計團隊結合井身結構充分考慮鹽礦溶采后圍巖的地壓變化,并根據采鹵過程過程中的水力學要求,鹽類結晶和固液氣多相流現象,流體與地層熱交換特性等設計套管管徑型號和配水管管串口徑及合理的下入深度,最大限度地節約了鉆井開拓費用。
陜西金泰氯堿化工有限公司采用鹽勘院設計的最新采鹵注水交換裝置——環形管路與閥門的組合裝置,該裝置排布合理,邏輯關系明確,計量準確,便于操作與管理,安裝維修和更換部件方便。該裝置也被應用于江西藍恒達采鹵施工設計中,在江蘇富源采鹵設計中已經改良升級。
近年來,鹽勘院承接了山東黃河三角洲鹽化、江西藍恒達采鹵、江蘇富源采鹵、河北寧新鹽化等鹽礦山的設計項目。一系列項目折射出了良好的轉型趨勢,鹽礦企業的礦山治理項目已經成為鹽勘院的重要轉型點。
地下空間的利用是現代科學研究重點發展領域,鹽礦山開采形成的溶腔可以很好地利用起來儲存能源或廢棄物,但由于溶腔測試的技術手段的缺乏,限制了該領域的快速發展。因此溶腔幾何形態測試、溶腔頂板埋深的測試技術的發展是擺在鹽礦山開發利用前面的一個重要課題。
中鹽東興公司采區,于2016年對52#井采用聲幅測井,根據測井結果顯示溶腔已發展到鹽層頂板,而礦山三維地震勘探成果顯示52#鹵井的溶腔頂板未溶蝕到鹽層頂板,可以繼續開采利用。兩種測試方法獲得測試結果不同,急需探索一種經濟合理且能夠準確獲得溶腔參數的方法,用以決策是否能夠繼續開采利用,可靠準確的測試方法對于老礦山提高礦產資源回采率具有重要意義。

多種測試方式對比圖
針對這一問題,鹽勘院引進最先進設備聲吶探測儀,向附加價值高的深度技術服務拓展。為了印證52#井溶腔的參數,由鹽勘院總工程師續培信、設計部副部長張樂和他們的團隊利用聲吶探測儀對52#井進行測量。(聲吶掃描測試成果為上圖藍色部分,三維地震勘探成果為上圖紫色部分,自然伽馬GR測井為上圖紅色線條部分。)
根據上述三種測試方法測試所獲得的成果對比可知,聲吶掃描測試成果數據精確,特別是在460m深度以下腔壁發射回來的信號強烈,刻畫出來的溶腔剖面數據精確,各剖面組合成的溶腔三維形態直觀準確;雖然伽馬GR測井能較好地測出鹽礦層頂板及溶腔頂埋深,卻無法刻畫出溶腔的空間形態;三維地震勘探成果獲得的溶腔范圍在平面上和剖面上誤差均較大,不能和聲吶掃描測試成果精準對應起來。
我國現有鹽礦山開采方式方法粗放,時常有鹽礦山發生地面變形塌陷,未來鹽礦山開采要面對越來越重要的資源節約與綜合利用、安全環保等方面的問題,所以探尋一條利用測試手段確保鹽礦山開采安全、綠色、環保具有非常重要的意義,聲吶掃描測試技術具備良好的推廣應用價值,將對全國大部分鹽礦山的開采利用產生深遠影響。
等靠要的時代已經一去不復返,抓準產業熱點和企業轉型痛點,看似劍走偏鋒也能大顯身手。一批關鍵項目的崛起,更為鹽勘院礦山治理技術服務的后續發展提供了鏡鑒。面對新挑戰,鹽勘院踐行創新發展的意識更趨堅定。
不急于上項目、刷數據,不單純追求經濟增長速度,而是咬住技術創新和產業靶向性,慢工出細活。鹽勘院礦山地質環境技術中心利用勘察、設計、礦山地質環境治理的技術優勢,打造礦山地質技術研究、成果轉化、信息交流、實驗應用及人才培養等綜合性礦山技術服務平臺,服務于行業礦山生產企業,捕捉產業創新風口,為轉型回歸注入源源不斷的動力。

近年來,鹽勘院興主業,促發展,工程勘察躍上新臺階,特別是2018年,工勘部全年共簽訂勘察合同116份,完成勘察項目80個,簽訂測量合同17份,完成了17個,全年完成產值與2017年同比增長73%。工程設計取得新突破,2018年,勘察院完成了二十多個設計與咨詢項目,在外部市場環境嚴峻的情況下,新簽訂河北寧新巖田化工、中鹽榆林、安徽華塑、孝感廣鹽華源、中鹽金壇、中鹽龍祥、重慶索特、金泰化工等咨詢設計合同7個。加大環保業務領域的探索并初見成效,先后完成實施了黔東南州旅游集散中心地塊調查和評估服務項目,以及普定縣多個農村環境綜合整治項目。
重創新、重技術、重質量、重人才,逐漸成為鹽勘院的發展自覺。為確??萍既藛T有一個風清氣正、和諧穩定的工作環境,提高科技人員的工作積極性,努力營造以“技術”論英雄的干事氛圍,勘察院先后制定了《科技進步獎勵辦法》和《科學技術工作委員會章程》,編制了《礦山地質環境技術中心三年發展規劃(2017-2019年)》,科技人員想干事蔚然成風,能干事目標明確,科技工作成效顯著。
鹽勘院的轉型回歸實踐,顯示了技術創業之路的巨大價值?;仡櫧鼛啄甑陌l展歷程,雖然是一個艱辛的“二次創業”之路,但是走得踏實又充滿活力。面對改革新征程,鹽勘院將以敢為人先的勇氣和求真務實的作風,開拓創新,真抓實干,以更加優異的成績續寫新的輝煌篇章。