據(jù)《中國消防》報道：

1 引言

不合理的大面積開采鹽礦，將使地面沉陷而冒鹵，使地面建筑和各種設(shè)施遭到破壞

甚至造成生態(tài)災(zāi)難。例如：英國維涅爾達鹽礦水溶開采時，曾破壞城市住房四百多套：法國帕達林吉雅水溶采鹵造成地面下沉，損害了通往巴黎的鐵路線；前蘇聯(lián)斯拉維楊水采鹽礦導(dǎo)致地面下沉，影響城市和療養(yǎng)區(qū)建筑物的安全，迫使居民遷移；我國云南一平浪鹽礦、湖南湘澧鹽礦也曾發(fā)生地面沉陷；自貢長山鹽礦曾發(fā)生地面冒鹵，使數(shù)百畝耕地嚴(yán)重減產(chǎn)，甚至不能再耕作。另外，鹽礦在采鹵過程中，對鹽礦周圍生態(tài)和大氣環(huán)境會造成一定的污染。為此，鹽礦生產(chǎn)必須采取切實有效的工藝方法，防止環(huán)境災(zāi)害的發(fā)生，對不可避免的環(huán)境問題，也應(yīng)及時加以解決。

2鹽礦的安全生產(chǎn)

2.1防止頂板垮塌的措施

對于礦體薄而埋藏較深的巖鹽礦藏，鉆井水溶開采后對地表一般不產(chǎn)生顯著影響。當(dāng)?shù)V體較厚、埋藏又較淺時，其溶腔直徑就不能隨意擴大，否則就可能產(chǎn)生嚴(yán)重后果。云南喬后鹽礦就曾發(fā)生過鉆井垮塌并冒鹵到地表的事故，造成了巨大的經(jīng)濟損失。巖鹽礦床的地質(zhì)條件表現(xiàn)為：頂、底板堅硬、致密、穩(wěn)定性強；頂、底不穩(wěn)定兩種。

對于頂、底板堅硬、致密、穩(wěn)定性強的巖鹽礦床，僅需注重開采工藝和技術(shù)參數(shù)的合理選擇，如單井對流法水溶開采鹽丘，控制最大留設(shè)礦柱（理論計算礦柱）厚度與溶腔最大跨度（D＜sub>MAX）之比（k₁）為2.7～3.7、回采厚度與D_MAX之比（k₂）為11～18.7，k₁和k₂越大，開采的安全性越高。不過，不同國家對上述下限的規(guī)定不盡相同，如美國能源部規(guī)定k₁＞1.87，k₂＞10。

當(dāng)用水力壓裂法采鹵時，要求巖鹽礦層保存完好、密封性強，頂板抗壓強度、穩(wěn)定性及鹽層品位均較高，鹽層埋深較淺，尤其是要求固井質(zhì)量及管串各部分的承壓能力要達到設(shè)計要求，這樣才能保證不發(fā)生注入的淡水大量流失及頂板垮塌等事故，而使壓裂成功；同時鹽井井身條件應(yīng)良好，如對復(fù)鹽層宜先開采最下面的一層，而對埋深較大的巖鹽礦床，在實施壓裂工藝中，應(yīng)改原來普通壓裂的中心管注入高壓水為套管或環(huán)隙注入，以提高排量而降低泵壓，這不僅利于支撐劑的順利使用，而且也使水力能量在預(yù)期部位達到足夠的值。

對頂板不穩(wěn)定的淺埋巖鹽礦床，不僅應(yīng)控制k₁和k₂兩個參數(shù)，而且還應(yīng)使兩口距（指中心管下端與環(huán)隙套管下端的距離或壓裂井與出鹵井管串下端之間的距離）較小，以減小上溶速度，即控制溶腔的高度H（一般不宜超過巖鹽層厚度的一半；對深埋鹽層溶腔高度的3倍應(yīng)小于鹽層埋深），建槽半徑應(yīng)大于兩井井底間的距離，溶腔間距應(yīng)遠大于理論計算礦柱厚度，且回采度應(yīng)大于鹽層的埋深。為控制溶腔中的上溶，宜采用穩(wěn)定的油墊層（墊層厚度不低于2cm）等措施以保護巖鹽層頂板。

要使溶腔保持穩(wěn)定，其形狀最好為球狀或橢球狀，但這種形狀往往難于實現(xiàn)。余賢斌用軸對稱線彈性有限單元法，對鉆井水溶法進行巖鹽厚礦體開采中的溶腔穩(wěn)定性進行了計算和分析。結(jié)果表明，原巖應(yīng)力的側(cè)壓力系數(shù)λ＜0.5時，頂板溶成拱形或類似形狀時對其穩(wěn)定性有利；當(dāng)λ＞0.5時，溶腔頂板保持為上溶時的平坦?fàn)罡欣谌芮坏姆€(wěn)定；當(dāng)λ較大時適當(dāng)增大溶腔直徑，其穩(wěn)定性不會發(fā)生明顯變化。

2.2偶發(fā)事故的原因分析及其處理方法

無論是單井循環(huán)對流還是壓裂采鹵，都應(yīng)時時監(jiān)測注水出水流量比、鹵水濃度及水質(zhì)。一旦出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，如注水出鹵比超過或低于正常值（0.7～0.9），鹵水濃度急劇降低或增加，則應(yīng)立即停止注水并迅速分析、判斷事故原因，切不可注入大量淡水，破壞鹵井而造成環(huán)境隱患。

當(dāng)注水出鹵比降低，且油管、套管內(nèi)壓強降低時，有可能發(fā)生異地冒鹵或地層深度滲漏。此時應(yīng)大范圍的實地查看，抽取地下水進行分析以判明其中離子濃度是否增大，進而查明原因所在。對于異地冒鹵，先采用機械裝置抽提鹵水，在壓力不太大的情況下，再下密封層以封閉出鹵處；對于地層深度滲漏，應(yīng)先取出地下管串，重新固井后，方可恢復(fù)生產(chǎn)。

當(dāng)出鹵濃度降低時，若出鹵流量亦減少，則可能發(fā)生了周圍地層中的流動水源與鹵井相互滲透；若出鹵流量正常，則可能是存在較低品位的夾層所致。對于前者，先結(jié)合地質(zhì)資料進行分析：若為薄的夾層，則可增加注入淡水的壓力和流量，強制沖蝕并穿透夾層；若夾層較厚，則應(yīng)取出管串，采用機械鉆孔穿過夾層，重新固井后再投入生產(chǎn)。

當(dāng)進出水流量比、出鹵濃度、管串內(nèi)的壓強均突然降低，出鹵中含砂量突然增加，則可能發(fā)生了嚴(yán)重的頂板垮塌。頂板垮塌常伴隨地下套管變形，此時應(yīng)割斷變形部分管串，使之落入溶腔內(nèi)，然后重新下入管串，抽出溶腔內(nèi)的鹵水，以降低腔內(nèi)壓力，避免地層冒鹵。在封閉報廢該鹽井的同時，利用緊鄰鹽井或新建井采鹵，以使原滲透到周圍地層中的鹵水較為順利的返出地面，消除隱患。

3開采鹽礦對環(huán)境的污染及其對策

3.1鹽礦開采中對土壤環(huán)境的污染及對策

鹽礦的開采，無論是采用地下坑道旱采，還是采用鉆井水溶開采，其產(chǎn)品首先是鹵水。對于旱采，還涉及到殘渣在地面的堆放與處置問題?，F(xiàn)普遍采用的地下水溶開采，產(chǎn)品鹵水在輸送過程中不免發(fā)生管壁的滲漏等事故，將對土壤或水體造成污染。在排解事故之后，應(yīng)立即對被污染的土壤或水體進行評價和治理。判明及評價污染程度最簡單的方法是直接取水樣測其電導(dǎo)率（對于土壤，因鹵水的主要成分是可溶的，被土壤吸收后仍可采用水溶溶出）。一般說來，未被污染的地表水其電導(dǎo)率為10^-5S•m^-1，而飽和鹵水的電導(dǎo)率高達250 S•m^-1，據(jù)此可對土壤或水體受到污染的情況作出評價。土壤的地球化學(xué)特征表明，礦區(qū)附近土壤已有較明顯的鹽化。平均全鹽含量為0.61％，次生鹽漬比較明顯。在水稻無法耕作區(qū)的水域，氯化物平均含量高達2668.66mg/dm³。

對于被鹵水污染的土壤，目前主要是采用種植耐鹽植物對其進行改良，如污染的土壤范圍較窄，也可采用客土和深翻的方法。同時，鹽礦應(yīng)加強管理，鹵水輸運管沿線應(yīng)派專人進行巡查，及時發(fā)現(xiàn)可能或已出現(xiàn)的事故處，作好應(yīng)急處理，從而減少對土壤污染的可能性，也降低了鹽礦的成本和減少鹽礦對農(nóng)民造成的損失。

3.2鹽礦開采中對水環(huán)境的污染及對策

水溶法采鹽對礦區(qū)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)為：外泄鹵水對水環(huán)境、土壤環(huán)境的污染；溶

腔塌陷導(dǎo)致地面沉降；造成區(qū)內(nèi)水稻的減產(chǎn)和死亡。鹵水外泄的基本途徑主要表現(xiàn)在3個方面：

①輸鹵系統(tǒng)的鹵水外泄，主要是因管道的腐蝕，破裂和密封不嚴(yán)而導(dǎo)致管內(nèi)鹵水的外泄；

②鹵水廠的向外排放廢鹵水；

③因溶腔塌陷而導(dǎo)致鹵水外泄，且部分鹵水可能與地下水連通而流失，一部分鹵水可沿破碎通道以鹽泉的形式到達地表。

鹵水對區(qū)內(nèi)地表水的污染是非常嚴(yán)重的，如某些水域中氯化物含量已超出農(nóng)用灌溉水標(biāo)準(zhǔn)。水采區(qū)水環(huán)境中氯化物的分析表明，地表水的被污染地帶，氯化物濃度一般為125.25～3276.50mg/dm³，某些地段高達138000mg/dm³。相應(yīng)溶液的滲透壓一般為0.14×10⁵～3.85×10⁵Pa,污染嚴(yán)重的地表水局部可達162.4×10⁵Pa；礦區(qū)地表水中Mn的含量變化較大，普遍比鄰區(qū)正常水體Mn的含量高，這可能是易溶鹽類的污染對土壤中Mn的淋溶有較大影響所致。

用含鹽高的地表水灌溉水稻，既使不考慮碳酸鹽、硫酸鹽等鹽分的作用，僅考慮由氯化鈉所導(dǎo)致的滲透壓即可達2.56×10⁵Pa，實際溶液滲透壓還要高，說明這一地段地表水對水稻的滲透壓脅迫是存在的，使水稻吸水力相對減弱，出現(xiàn)吸水困難和生理紊亂。這可能是使水稻抽穗期、充漿期縮短和迅速枯黃甚至死亡的主要原因。

水體污染的治理方法有以下幾種：

（1）對制鹽廢水，在條件許可的情況下，可將其再次注入地下進行水溶開采，不能直接排放。如安微省江淮精制鹽廠，將制鹽車間的含鹽廢水（主要有刷罐水、除塵水、沖洗水等，其主要成分為NaCI和少量的Na₂SO₄、CaSO₄、MgSO₄等）全部集中回廢水池，泵送鹽礦緩沖池，然后回井采鹵。

（2）對氯化鈉含量較高的廢水可采用富集濃縮的方法回收鹽分，具體的工藝方法有：

①反滲透法，選擇孔徑合適的滲透膜，將廢水與淡水用半透膜隔開，并在廢水端加壓，由于μ_水>μ_廢水(水) ,當(dāng)加壓到克服了廢水產(chǎn)生的滲透壓仍有較大值時，廢水端的水會向水端轉(zhuǎn)移，從而使其得到濃縮；

②Donnan平衡法，將廢水與大分子溶液用較小孔徑的半透膜等材料隔開，Na⁺、CI^－可通過半透膜進入大分子溶液中，這既降低了廢水的鹽度，同時大分子溶液中含有Na⁺、CI^－后可使某些化工生產(chǎn)過程簡化，如肥皂的生產(chǎn)等；

③離子交換樹脂法。

制鹽廠的廢鹵水也可作為其他化工產(chǎn)品的生產(chǎn)原料，如電解法制氯堿，利用廢鹵水可減少固體氯化鈉的用量。

3.3鹽礦開采中對大氣環(huán)境的污染及對策

當(dāng)鹵水輸送到制鹽廠和其他化工廠時，尤其是在制鹽過程中，空氣中飛揚大量的鹽塵，

經(jīng)呼吸道進入人體后，將引起呼吸道感染及高血壓等疾病。制鹽干燥廢氣為含鹽粉廢氣，其中主要含少量的NaCI、Na₂SO₄、CaSO₄、MgSO₄等成分，采用雙級蝸式旋風(fēng)除塵器和麻石水膜除塵器除塵后，排入大氣，可減弱其對周圍環(huán)境的污染。對于空氣中的氯化鈉粉塵，在車間小范圍內(nèi)，也可通過機械裝置噴灑（射）水（霧）使之溶解而降落到地面；在其周邊范圍，可采用種植植株高大、枝葉茂盛、葉面吸附能力強、耐鹽的植物（如玉米、棉花、大豆、甜瓜、鹽角草、長冰草、海嵩和堿蓬等）來凈化空氣，也可用生物技術(shù)（如菌類接種）進一步提高農(nóng)作物的耐鹽度，擴大種植農(nóng)作物的品種。

巖鹽礦床常伴生天然氣，其主要成分是甲烷、硫化氫等。開采時，若不加以回收利用而直接排空，將會對大氣環(huán)境造成危害：甲烷是一種強的溫室效應(yīng)氣體，其溫?zé)釀轂槎趸嫉?1倍；純H₂S的毒性接近HCN，空氣中含少量H₂S時會引起頭痛，而含有大量H₂S時則引起心臟和肺神經(jīng)中樞麻痹，造成昏厥和死亡。

對薄層淺埋巖鹽礦床，由于氣體本身的流動性較強，開采過程中容易滲出地面致使礦區(qū)大氣中甲烷、硫化氫、二氧化碳等的含量增大；若遇地面冒鹵（黑或黃）事故，進入大氣的污染氣體就更加嚴(yán)重。鹽礦生產(chǎn)中，對氣體賦存量較小的礦床，宜采取氣鹵同采；而氣體賦存量較大時，既可利用貯氣進行氣墊采鹵，也可氣鹵同采。

另一方面，礦床伴生氣體在鹵水中有一定的溶解度（其隨鹵水壓力的增大而增加），若不加以凈化處理，不僅在制鹽過程中腐蝕設(shè)備，增大能耗，且其逸出亦將污染大氣。對采出的鹵水，可采取多次預(yù)熱（70～80℃）的方法實現(xiàn)氣鹵分離，且回收的氣體（如甲烷）可作為能源使用。

4 結(jié)論

筆者對防止鹽礦開采中頂板垮塌的措施及偶發(fā)事故的分析和處理進行了研討和總結(jié)，認(rèn)為有以下結(jié)論：

（1）我國地下水溶開采巖鹽的回采率較低，主要是由鹽井事故（如鹵水滲漏、地面冒鹵等）引起的，造成了自然資源的嚴(yán)重浪費。巖鹽水溶開采過程中巖鹽層頂板垮塌的智能化預(yù)測、溶腔的利用問題，需要深入研究。

（2）鹽礦旱采殘渣在地面的堆放與處置、水溶開采中頂板跨塌冒鹵、鹵水輸送過程中管壁滲漏等將對土壤或水體造成污染，通過電導(dǎo)率法判明受到污染的程度，據(jù)此采用種植耐鹽植物、客土和深翻的方法對其進行改良，同時也應(yīng)對鹽礦加強管理。

（3）鹵水對區(qū)內(nèi)地表水的污染是非常嚴(yán)重的，某些水域中氯化物含量已超出農(nóng)用灌溉水標(biāo)準(zhǔn)，以此灌溉水稻，將使之出現(xiàn)吸水困難和生理紊亂。對制鹽廢水可將其再次注入地下進行水溶開采或用作其他化工產(chǎn)品的生產(chǎn)原料，對氯化鈉含量較高的廢水可采用反滲透法、Donnam平衡法、離子交換樹脂法等回收鹽分。

（4）制鹽過程中空氣里飛揚的鹽塵，可采用雙級蝸式旋風(fēng)除塵器和麻石水膜除塵器除塵，車間小范圍內(nèi)也可通過機械裝置噴灑水使之溶解而降落到地面，在其周邊范圍，可采用種植耐鹽植物凈化空氣，采用生物技術(shù)提高農(nóng)作物的耐鹽度。巖鹽礦床常伴生天然氣在鹵水中有一定的溶解度，可采取多次預(yù)熱的方法實現(xiàn)氣鹵分離，且回收的甲烷可作為能源使用。