Патент ссср 388422

 

388422

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимый от патента №вЂ”

Заявлено 21Л.1970 (№ 1406102/22-3)

Приоритет 21.1.1969, № Р1902742.0, ФРГ

M. Кл. Е 21с 41/08

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 22.Ч1.1973, Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 4.Х.1973

УДК 622.363.1 (088.8) Авторы изобретения

Иностранцы

Эрнст Мессер и Арно Зингевальд (Федеративная Республика Германии) Иностранная фирма

«Винтерсхаль АГ» (Федеративная Республика Германии) Заявитель

СПОСОБ ДОБЫЧИ СОЛЕЙ ИЗ ПРИРОДНЫХ КС1 ИЛИ NaCI

МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Изобретение относится к способу добычи солей из природных КС1 или NaC1-содержащих пластов, или как из бедных, так и из богатых каменной солью карналлитов, или из твердых каменных солей.

Существующими способами добычи солей могут быть разработаны только выдержанные по мощности, простиранию и падению месторождения солей. Процесс выщелачивания затопляемых выр аботок, пройденных в этих месторождениях, продолжается длительное время, а растворы при этом получаются низкой конце|п рации 40 — 85 г/л.

Кроме того, указанные процессы растворения трудно контролировать, а для того, чтобы получить с их помощью концентрированные растворы, необходимо погд землей использовать пе воду, а пар; процесс же растворения при этом остается неполным.

В предложенном способе, по мнению заявителя, устранены присущие вышеуказанным способам недостатки, благодаря чему могут отрабатываться невыдер канные по мощности месторождения солей, а срок получения насыщенного раствора уменьшается до 6—

8 час, причем концентрация КС1 и NaC1 достигает соответственно 125 и 255 г/л при добыче солей из калийных пластов с содержанием К О 15%.

Предложенный способ отличается от известных тем, что в междуштрековых целпках

5 соли выполнены наклонные щелевые отверстия, соединяющие между . собой рабочие штреки, причем расстояние между этими отверстиями должно быть выбрано от 0,5 до

5 м, а их число на каждый, погонный метр

10 у маломощных пластов составляет 2 н у мощных пластов от 3 до 5 отверстий, в которые перетекает растворитель с одного горизонта на другой.

Чертеж поясняет предложенный способ, ко15 торый осуществляется следующим образом.

Из ствола 1 шахты, заложенной от поверхности, ведется направляющий штрек 2 выше границы разработки. По достижении соляного пласта в нем бурится скважина 8, которая

20 расширяется до образования промывной шахты способом промывки до сечения 4 — 10 м и вынимается для доставки обслуживающего персонала и транспортировки материала. Из этой промывной шахты производится выра25 ботка в пласте горизонтальных рабочих штреков 4, имеющих сечение 3 — 4 мз. Расстояние между штреками устанавливается в завнсн388422 мости от средней толщины подлежащего вскрытию слоя, например в случае трехметровой толщины пласта оно составляет около

10 м. Промывные штреки соединяются с промывной шахтой через промы в ные гезенки б — небольшие промывные шахты с максимальной длиной 5 м. Это делает возможной нарезку образующегося пласта на выемочные участки или камеры 6 с 1 — 4 выемочными слоями 7. Между промывной шахтой и промывными гезенками оставляют вертикальный столб 8 шириной около 10 м.

Отдельные выемоч ные камеры б разграничиваются по горизонтали стол бом 9, расположенным двусторонне по отношению к выемочным участкам штреков 10. Толщина столбов, лежащих выше указанных штреков, составляет 5 — 10 л, а толщина столба, находящегося ниже штреков, составляет 3 — 5 м.

Горизонтальные столбы при добыче солей мокрым способом незначительно разрушаются находящимся под ними раствором, так как, во-первых, во время поглощения растворимых солей, нерастворимые части соляного пласта, например, глина и ангидрид оседают, и быстро образуется препятствующий растворению почвенный слой, и,, во-вторых, соляной раствор дифференцируется по удельному весу непосредственно после подачи, благодаря чему в самом низу выработанного пространства быстро образуется насыщенный раствор и, таким образом, уже к началу извлечения солей перед образованием почвенного слоя образование выработанного пространства на почве штреков продолжается лишь в незначительной степени.

Подача свежей воды для продвижения штреков осуществляется через напорный трубопровод 11, который ведется с поверхности вглубь пласта. В этом трубопроводе для регулирования давления промывки на различных глубинных слоях находится промежуточный сборник 12. Проходка штреков осуществляется специальными промывными устройствами 18.

Посредством выработки груди забоя при продвижении промывных штреков вода растворяет соль, например, 30 — 40 г/л КСI и

80 — 90 г/л NaCl,â случае добычи соли из несущего 15 /о К О сильвинитового пласта. Ненасыщенный раствор 14 течет через почву штрека к щелевым отверстиям 15, расположенным между отдельными промывными штреками, и через эти отверстия поступает к соля ной взвеси 1б.

Наклонные щелевые отверстия 15 могут быть выполнены как с использованием буровых машин или. буровых тележек, так и посредством удлиняемых трубопроводов для подачи промывочной жидкости. Они служат (также как и промывные штреки) для вскрытия пласта в,процессе добычи соли и позволяют использовать в качестве исходных выработанные пространства для мокрой добычи солей сочлененных соляных источнико в.

ЗО

З5

Расстояние между щелевыми отверстиями устанавливается в зависимости от толщины пласта и внутри одного выемочного слоя выбирается примерно одинаковой величины. Это расстояние в общем случае составляет около

0,5 — 5 я.

Полученный в результате проведения горной выработки раствор насыщается далее солью при прох ождении через щелевые отверстия.

Например, при прохождении через шелевые отверстия длиной 8 — 10 м и первоначальным диаметром 30 — 40 л л концентрация раствора при разработке несущего 15О/О К О пласта повышается на 10 — 15 г/л КСI и 20 — 30 г/л

NaC1. За счет происходящего при этом расширения щелевых отверстий одновременно происходит увеличение поверхности вн три взвесей для более позднего процесса мокрой добычи солей. Соляная взвесь 1б разрабатывается как с использо ванием ненасыщенного раствора, поступающего из щелевых отверстий, так и с использованием свежей воды, подачу которой осуществляют через трубопроводы 11, устанавливаемые для проведения горной выработки.

Процесс может целенаправленно регулироваться по месту с помощью вентиля 17, благодаря чему достигается дополнительное локальное воздействие на процесс добычи солей. Чтобы поддерживать верхние вентиляционные штреки выше промывочной взвеси во время процесса добычи проходимыми, уровень рассола 18 в перфорированной соляной взвеси поддерживается в пределах около и и ниже почвы штрека.

По насыщении раствор (срок службы его вплоть до насыщения составляет, например, для пласта с 15Я>-ным содержанием К О 6—

8 час) через регулируемые с помощью вентиля обсадные трубы 19, зацементированные в находящемся ниже выемочного поля горизонтальном столбе, и через трубопровод 20 выемочного поля подается в сборный бассейн

21, установленный в районе промывочной шахты, и качается оттуда с дневной поверхности в нагнетательный трубопровод 22.

Заполнение соответствующей соляной взвеси непасыщепным раствором и свежей водой повторяется так часто, пока продолжается процесс добычи соли из имеющегося соляного пласта.

В случае добычи солей из природных КСI и NaCI или NaCI-содержащих пластов для прохождения промывочных штреков используется циркуляция воды, образовавшейся при разделении или упаривании раствора КСI (КаС1). Предпочтительно одновременно иметь по крайней мере три выемолных поля или камеры; которые могут быть расположены как горизонтально одна за другой, так и вертикально одна пад другой. Это обеспечивает непрерывную подачу насыщенного раствора для переработки в течение всего времени добычи.

388422

Закладка обессоленных камер 28 может осуществляться обычной в горном деле гидравлической закладкой. Для производства в частности 50000 в год К О при производительности перерабатывающего предприятия

90% и 250-ти рабочих днях необходима среднесуточная производительность 222 т К20, что соответствует количеству КСI 350 т. В содержащем 15% К О калийном пласте при использовании предложенного способа количество КСI и NаСI, переходящее в течение 6—

8-ми час в раствор, составляет соответственно 125 и 255 г/л при температуре процесса

22 С для 500-метровой глубины слоя. Для этого требуется около 2800 м рассола ежедневноо.

При не прерывном произ водстве количество рассола следует поддерживать на уровне около 120 м час. При расстоянии между выемочными слоями 10 м для средней толщины пласта 3 л образуется 63 т сырой соли или около 8,2 т К О на каждый погонный метр длины пласта при сечении штрека 3 лР. ,Сообразно с этим ежедневно следует продвигать промывочный штрек на 36 м. Для такого продвижения в случае приемной способности около 35 г/л КСI и 85 г/л NaCI необходимая потребность в рассоле составляет по крайней мере 1500 м, что в целом при однократной разработке промывочного штрека вызывает поглощение 52,3 т КС! или 33,2 r

К О. Эти 1500 м КС1- и NaCI-ненасыщенного раствора из проведенной горной выработки (работа производится в двух промывочных штреках-забоях одновременно в три смены с выработкой 35 — 40 л /час) поглощают при прохождении щелевых отверстий еще около

15 г/л КС! и 30 г/л NaCI, т. е. дополнительно

22,5 т КС! или 14,2 т К О. Ненасыщенный раствор совместно с еще оставшимися 900 м свежей воды подается в соляную вз весь (причем свежая вода через снабженные вентилями трубопроводы подается к вентиляционному верхнему штреку соляной взвеси), так что в течение еще 6 — 8-ми часового срока службы раствора конечное содержание в нем КС! и NaCI составляет соответственно, 125 и

255 г л. Количество воды, вводимое на дневной поверхности в цикл, включая переработку, составляет около 2400 м, поскольку при содержании соли 125 г/л КС! и 225 г/л NaCI доля воды в рассоле составляет 855 г/л.

В случае добычи солей из карналлито в, в частности бедных каменной солью карналлитов состава: 93,8% карналлита и 6,2% каменной соли, получается раствор с практической степенью насыщения около 95% в расчете на хлористый магний. Этот раствор имеет следующий состав, г/л: хлористого магния 320, хлористого калия 45, хлористого натрия 23 ,при рабочей температуре около 30 С и глубине добычи около 500 — 600 м. Выпавшие при добыче соли осадки, которые транспортируются путем промывания из выщелаченных выработанных пространств с использованием

ЗО

СО б5 практически насыщенного раствора, содержат около 70% КСI (44% К О), 29% NaCI и око. ло 1% нерастворимых в воде веществ, например Са04 и глину.

В случае до бычи соли из богатых каменной солью кизеритных карналлитовых пластов, например, при использовании сырой соли, содержащей, %: карналлита 62,3, каменной соли 29,5, силь вина 0,6, MgSO4 0,5, Са04 4,2, нерастворимых веществ 2,9,— получают практически насыщенный раствор со степенью насыщения около 94% в расчете На хлорпстый магний. Раствор имеет следующий состав, г/л: хлористый магний 316, хлористый калий 45, хлористый натрий 34 при рабочих температурах 29,5 С и глубине добычи около

?50 л. Выпавшие при добыче соли осадки, которые транспо.ртируют ся путем промывки из вышелаченных выработанных пространств с использованием практически насыщенного раствора, содержат, %: КСI около 27,6, NaCI

57,0, CaSO 8,5, MgSO4 0,9, нерастворимые в воде вещества 6,0.

Для получения 200 т MgCI ежедневно в виде практически насышенного раствора

NgCI с содержанием MgCI 320 г/л, соответственно 0,32 т/и, требуется около 625 я Р в день рассола, содержащего 540 яз воды, причем необходимо, еще 360 м свежей Воды в день. Кроме того, образуется около 164 т

КСI и 70 т NaCI ежедневно в качестве осадка.

Содержание кизерита в кизеритпом карналлите составляет около 5%, предпочтительно около 1 — 2%.

При добыче соли из твердых каменных солей, в частности состава, %. КСI 34,1, NaCI

36,0, MgSO 23,4, MgCI> 0,2, CaSO4 0,04,— получают раствор, содержащий, г/л: КСI 128, NaCI 1?7 — 220, MgCI 11 — 42, MgSO.t бб — 98 при рабочей температуре 30 С и глубине добычи 500 — 600 я. Выпавшие при дооыче соли осадки, которые транспортируются путем промывания из выщелаченных выработанных пространств с использованием практически насыщенного раствора, содержат главным образом NBCI, КСI, MgSO< и в незначительных количествах K>SO4, МдС1, CaSO,. С таким же успехом данный способ добычи солей из твердой каменной соли может быть распространен и на добычу одиночных и двойных солей, например, сильвина, шенита, леонита и. глазерита.

Преимуществом предложенного способа является, в противоположность Шпакелеру, короткий срок службы раствора вплоть до насыщения — всего лишь 6 — 8 час, а также возможность достижения концентрации КСI и NaCI соответственно 125 и 255 г/л при добыче солей из калийных пластов с содержанием К20 15 %. Это возможно благодаря тому, что для управления процессом добычи солей вскрывается пласт для добычи с использованием щелевых отверстий (15), наклонно расположенных в висячих пластах.388422

Предмет изобретения

Составптелв 10. Царенков

Редактор Н. Спиридонова

Текред Т, Курилко

Корректоры: Л. Орлова и Е. Хмелева

Заказ 2710/19 Изд. ¹ 1702 Тираж 576 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам пзобрсте.t>ii и открытпй прн Совете Министров СССР

Москва, )К-35, Раупгскап паб., д. 4/5

Тппографпп, пр. Сапунова, 2 (7), и одновременно увеличивается свободная поверхность соляной взвеси для непосредственного процесса добычи соли. Кроме того, за счет бурения скважин в пласте соотношение поверхность растворения: объемное количество раствора йоддерживается оптимальным. К тому же образующийся в промывочных штреках раствор подается к более глубокой соляной взвеси и поэтому его концентрация,возрастает, Способ позволяет за счет протекающих регулируемых по месту количеств воды регулировать образование соляных камер и тем самым .процесс добычи соли в месторождениях с неправильной толщиной.

Способ добычи солей из природных КС1 или NaC1 месторождений выщелачпванием с подачей растворителя и удалением, скопившегося в нижней части разрабатываемого месторождения раствора на дневную поверхность, где сго перерабатывают известным способом, а образующуюся при выпаривании воду используют в качестве растворителя, подаваемого в разрабатываемое месторождение, вскрытое шахтным стволом и подготовленное горизонтальной горной выработкой, пройденной по простиранию месторождения каменной соли, и системой выработок, пройденных как по падению, так и по простиранию пласта и разделенных между собой целиками, причем выработки, пройденные по падению пласта, соединяют с параллельны10 ми между собою штреками, пройденными по простиранию пласта до границы шахтного IIoля, где установлены сборные бассейны, принимающие раствор от вышележащего участка месторождения, разделенного на несколь15 ко этажей параллельными рабочими штреками, мегкду которыми оставлены целики соли, отлича>ощийся тем, что, в указанных междуштреко вых целиках соли проходят наклонные щслевые отверстия, соединяющие между со20 бой рабочие штреки, причем расстояние между этими отверстиями должно быть выбрано от 0,5 до 5 м, а их число на каждый погонный метр у маломощных пластов составляет

2 и у мощных от 3 до 5 отверстий, в которые

25 перетекает растворитель с одного горизонта на другой.