CN108128856B - 利用电泳原理控制采空区充填体重金属元素迁移的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用电泳原理控制采空区充填体重金属元素迁移的系统，所述的系统包括直流电源、导电板、筛管、集中管道、抽水泵、蓄水池(6)和排水泵。采空区内平行采煤工作面每隔一定距离布置与采煤工作面等长的一列导电板，相邻的两列导电板连接直流电源的不同极，其中连接电源负极的导电板下方铺设筛管。重金属离子由于电场作用会在连接电源负极的导电板周围富集，然后抽水泵启动使污水经过筛管、集中管道汇集于蓄水池，最后由排水泵排到地面进行处理。本发明能够有效控制重金属离子在采空区围岩的迁移，减少采空区煤矸石充填体重金属离子对地下水环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿采空区充填体重金属元素的迁移治理系统，尤其是一种利用电泳原理控制采空区充填体重金属元素迁移的系统。
背景技术
随着矸石充填采煤技术的应用与推广，煤矸石在充填入采空区之后，经过矿井水长期的淋溶与浸泡作用，其含有的重金属离子从煤矸石中析出，并且大量重金属离子在采空区围岩的运动迁移将会对地下水环境造成一定的影响。目前现有技术尚未发现有效的治理方法。
发明内容
本发明的目的在于，弥补煤矿采空区充填体重金属元素对环境污染的治理空白，发明了一种利用电泳原理控制煤矿采空区充填体重金属元素迁移的系统，聚集并排出采空区重金属离子，保护矿区地下水环境。
本发明一种利用电泳原理控制采空区充填体重金属元素迁移的系统，包括直流电源、若干列导电板、若干筛管、集中管道、抽水泵、蓄水池和排水泵。
所述各筛管布设于采空区的底板上，自开切眼开始平行采煤工作面每隔设定的距离L布设一根，均匀布满采空区，所述筛管与采煤工作面等长，筛管表面均匀遍布渗水孔，且外用若干层土工布包裹，筛管周围用砂砾石填充覆盖。
所述集中管道置于顺槽中，各筛管均连接在集中管道上，集中管道靠近蓄水池一端设有所述抽水泵，抽水泵的出水口接入所述蓄水池，采空区连直流电源负极的导电板上和抽水泵出水口处均设置重金属离子浓度传感器，依靠传感器控制抽水泵启动与停止。
所述蓄水池设有水位传感器和排水泵。
自开切眼开始平行采煤工作面每隔L/2距离在采空区布置一列相互串联的所述导电板，均匀布满采空区，导电板列与采煤工作面等长，导电板直立；处于筛管之上的导电板列连所述直流电源负极，其余导电板列连直流电源正极。
优选，所述导电板的高1m、长2m、宽2cm。
优选，所述污水管道间隔距离L=10~40m。
本发明利用电泳原理控制采空区充填体重金属元素迁移的系统的技术原理和工作工程：煤矿采空区充填体析出的重金属元素以阳离子的形式存在于采空区积水中，在连直流电源正负极的两列导电板之间电场力的作用下，水中的重金属阳离子朝着连直流电源负极的导电板方向移动，连直流电源负极的导电板上设有重金属离子浓度传感器，导电板下方布设有筛管。当连直流电源负极的导电板周围重金属离子的浓度上升到预设值时，导电板上的传感器即控制抽水泵开始工作，当抽水泵出水口处重金属离子的浓度下降到预设值时，出水口处的传感器即控制抽水泵停止工作。蓄水池中设有水位传感器，当蓄水池中水位上升到预设值时，水位传感器即控制排水泵开始工作，当蓄水池中水位下降到预设值时，水位传感器即控制排水泵停止工作。
本发明弥补了煤矿采空区充填体重金属元素对环境污染的治理空白，系统构建方法简单，技术上可行，能够对煤矿采空区充填体析出的重金属离子进行有效地聚集、排出，控制煤矿采空区充填体重金属元素对地下水环境的污染；此外系统以电力作为动力，经济上合理。
附图说明
图1是本发明利用电泳原理控制采空区充填体重金属元素迁移的系统在采空区的布设示意图。
图2是本发明导电板在采空区布设的俯视示意图。
图3是本发明导电板与卡槽的连接示意图。
图中：1-直流电源，2-导电板，3-筛管，4-集中管道，5-抽水泵，6-蓄水池，7-排水泵，8-卡槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施作进一步的描述：
如图1所示，自开切眼开始，随着采煤工作面的推进，平行采煤工作面每隔10~40m在采空区底板逐步铺设与采煤工作面等长的筛管3。筛管3表面均匀遍布渗水孔，且用若干层土工布包裹，筛管3周围用砂砾石填充覆盖。
如图1、2所示，自开切眼开始平行采煤工作面每隔5~20m在采空区布置一列相互串联的导电板2，各导电板列与采煤工作面等长。各导电板高1m、长2m、宽2cm，如图3所示，这些导电板依靠固定在底板的若干卡槽8保持直立和实现电路联通，同一列相邻的两个卡槽间隔2m，每列卡槽除了第一个和最后一个只固定一片导电板外，其他均固定连续的两片导电板。筛管3之上的导电板列连直流电源1的负极，其余导电板列连直流电源1的正极。
所有的筛管3通向顺槽中的集中管道4，集中管道4通向事先建设好的蓄水池6，在集中管道靠近蓄水池一端安装抽水泵5，采空区连直流电源负极的导电板上和抽水泵出水口处设置重金属离子浓度传感器，依靠传感器控制抽水泵5启动与停止。
蓄水池6四周及底部进行防渗处理，蓄水池中设置有水位传感器，依靠传感器控制排水泵7启动与停止。
在连直流电源1正负极的两列导电板之间电场力的作用下，水中的重金属阳离子朝着连直流电源负极的导电板方向移动，连直流电源负极的导电板上设有重金属离子浓度传感器，导电板下方布设有筛管3。当连直流电源负极的导电板周围重金属离子的浓度上升到预设值时，导电板上的传感器即控制抽水泵5开始工作，当抽水泵出水口处重金属离子的浓度下降到预设值时，出水口处的传感器即控制抽水泵5停止工作。蓄水池6中设有水位传感器，当蓄水池中水位上升到预设值时，水位传感器即控制排水泵7开始工作，当蓄水池中水位下降到预设值时，水位传感器即控制排水泵7停止工作。
Claims (3)
1.一种利用电泳原理控制采空区充填体重金属元素迁移的系统，包括直流电源、若干列导电板、若干筛管、集中管道、抽水泵、蓄水池和排水泵；其特征是：
所述各筛管布设于采空区的底板上，自开切眼开始平行采煤工作面每隔设定的距离L布设一根，均匀布满采空区，所述筛管与采煤工作面等长，筛管表面均匀遍布渗水孔，且外用若干层土工布包裹，筛管周围用砂砾石填充覆盖；
所述集中管道置于顺槽中，各筛管均连接在集中管道上，集中管道靠近蓄水池一端设有所述抽水泵，抽水泵的出水口接入所述蓄水池，采空区连直流电源负极的导电板上和抽水泵出水口处均设置重金属离子浓度传感器，依靠传感器控制抽水泵启动与停止；
所述蓄水池设有水位传感器和排水泵；
自开切眼开始平行采煤工作面每隔L/2距离在采空区布置一列相互串联的所述导电板，均匀布满采空区，导电板列与采煤工作面等长，导电板直立；处于筛管之上的导电板列连接所述直流电源负极，其余导电板列连接直流电源正极。
2.根据权利要求1所述利用电泳原理控制采空区充填体重金属元素迁移的系统，其特征是：所述导电板的高1m、长2m、宽2cm。
3.根据权利要求1所述利用电泳原理控制采空区充填体重金属元素迁移的系统，其特征是：所述筛管间隔距离L=10~40m。
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