CN114810205A - 一种处理矿井水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种处理矿井水的方法，该方法包括：在巷道上方的地面的预设位置处，向地下打设穿过所述巷道并到达储水目的层的注水孔，打设注水孔的同时在注水孔内设置套管；在套管内低于巷道底部的位置处设置止水塞；在巷道处的套管的侧壁上设置通孔，并在通孔处设置用于控制通孔开闭的控制装置，在控制装置的输入端设置加压装置；取出止水塞，封堵注水孔的孔口，启动加压装置，将巷道内的矿井水通过加压装置和控制装置输出到注水孔中的套管中。应用本发明可以减少矿井水处理的工序，降低处理成本。
Description
技术领域
本申请涉及采矿工程技术领域，尤其涉及一种处理矿井水的方法。
背景技术
矿井涌水是指在地下矿山开采时，含水层或者地表径流下渗到巷道里的水。为了确保安全生产，防止矿井水害，必须对矿井水采取处理措施。在现有技术中，由于多地出台了矿井水零排放的要求，所以矿井水的传统处理工艺多以地面的大型污水厂集中处理为主，使其达到复用水质要求后再循环利用。但是，利用大型污水厂处理矿井水，存在基建投资大、矿井水提升运行费用高、占地面积大、产生二次污染等缺点。
有鉴于此，有研究团队又提出了矿井水深部存储技术，是在充分研究水文地质条件及安全、环境影响等基础上，先将矿井水从井下提升至地表，再通过在地面钻孔，将矿井水注入至地下深部存储目的层，实现矿井水的转移存储。但是，现有技术中先将矿井水由井下提升至地表，再注入地下的技术工序复杂，成本较高。
综上可知，由于现有技术中的处理矿井水的方法具有如上所述的缺点，因此如何提出一种更好的处理矿井水的方法，从而可以减少矿井水处理的工序，降低处理成本，是本领域中亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种处理矿井水的方法，从而可以减少矿井水处理的工序，降低处理成本。
本发明的技术方案具体是这样实现的：
一种处理矿井水的方法，该方法包括：
步骤A，在巷道上方的地面的预设位置处，向地下打设穿过所述巷道并到达储水目的层的注水孔，打设注水孔的同时在注水孔内设置套管；
步骤B，在套管内低于巷道底部的位置处设置止水塞；
步骤C，在巷道处的套管的侧壁上设置通孔，并在通孔处设置用于控制通孔开闭的控制装置，在控制装置的输入端设置加压装置；
步骤D，取出止水塞，封堵注水孔的孔口，启动加压装置，将巷道内的矿井水通过加压装置和控制装置输出到注水孔中的套管中。
较佳的，通过钻杆将所述止水塞放置到巷道下方的第一段套管的中部位置，避开两段套管对接处的接箍，撑开止水塞。
较佳的，在套管内设置止水塞后，在套管内进行打压试验。
较佳的，所述步骤C进一步包括如下步骤：
步骤C1，在巷道处的套管壁上打设第一孔径的通孔，用于将套管内第一孔径的通孔上部的水柱释放到巷道内；
步骤C2，在第一孔径的通孔的位置打设第二孔径的通孔，其中第二孔径大于第一孔径；
步骤C3，在第二孔径的通孔上安装控制装置。
较佳的，所述第一孔径是φ10mm，所述第二孔径是φ100mm。
较佳的，所述控制装置是高压阀门或单向阀。
较佳的，使用水泥将注水孔的孔口封堵。
较佳的，所述加压装置是注水泵。
较佳的，所述储水目的层是地下含水层。
如上可见，在本发明中的处理矿井水的方法中，通过合理设计处理矿井水的步骤，从而无需再将矿井水提升至地表，可以将巷道里的矿井水直接注入到存储目的层，减少了矿井水处理的工序，降低了处理成本。
附图说明
图1为本发明实施例中的处理矿井水的方法的流程图。
图2为本发明实施例中的注水孔的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例中的处理矿井水的方法的流程图。
如图1所示，本发明实施例中的处理矿井水的方法包括如下所述步骤：
步骤101，在巷道上方的地面的预设位置处，向地下打设穿过所述巷道并到达储水目的层的注水孔，打设注水孔的同时在注水孔内设置套管；
步骤102，在套管内低于巷道底部的位置处设置止水塞；
步骤103，在巷道处的套管的侧壁上设置通孔，并在通孔处设置用于控制通孔开闭的控制装置，在控制装置的输入端设置加压装置；
步骤104，取出止水塞，封堵注水孔的孔口，启动加压装置，将巷道内的矿井水通过加压装置和控制装置输出到注水孔中的套管中。
在本发明的技术方案中，可以使用多种实现方法来实现上述的处理矿井水的方法。以下将以其中的一种实现方式为例对本发明的技术方案进行详细的介绍。
例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述储水目的层可以是地下含水层。
巷道是采矿时在地下挖掘的大致成水平方向的坑道，一般用于运输、排水或通风。而在采矿过程中矿井水从巷道上的地层或煤壁裂隙中持续缓慢地渗出，聚积在巷道内，巷道内的矿井水无压力，但是仍会对矿采和环境造成影响，因此需要对巷道内聚集的矿井水进行处理。
在巷道上方的地面的预设位置处，向地下打设注水孔，打设注水孔的同时在注水孔内设置套管，边打孔边下套管不仅能使注水孔更牢固，且当注水孔与巷道打通后，同时在注水孔内下入套管，从而使得套管将巷道封住，防止注浆孔打到地下含水层时，地下水从注水孔涌上来并灌入到巷道内。
例如，假设巷道处于地下500米位置处，从地面向下打设注水孔，边打孔边下入套管，打好的注水孔内均设置有套管，当注水孔打至地下含水层时(比如，地下2000米位置处)，由于地下含水层中存在地下水，在压力作用下，地下水会从地下含水层涌入到注水孔的套管内，在套管内形成水柱，比如，涌入套管内的地下水的水面可能会在地下100米位置处，此时套管内的水面高度要高于巷道的高度。由于在打设注水孔时已经同时下入了套管，因此，地下水会在套管内形成水柱，而不会灌入到巷道内。
再例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，可以通过钻杆将所述止水塞放置到巷道下方的第一段套管的中部位置，避开两段套管对接处的接箍，撑开止水塞，使止水塞与套管内壁紧密接触，用于封止地下水。
将止水塞固定在钻杆的一端，通过钻杆将止水塞穿过套管中的水柱，放置到巷道下方的第一段套管的中部位置，由于在注水孔内是通过接箍将多段套管连接的，因此，为了避免套管连接处对止水塞封堵地下水造成影响，故将止水塞设置在巷道下方的第一段套管的中部位置，从而可以更好的保证止水塞与套管内壁连接紧密。撑开止水塞后，止水塞与套管紧密接触，达到密封状态，防止后期打通巷道处的套管时地下水继续大量上涌而灌入到巷道内。
此外，作为示例，在本发明的一个较佳的具体实施例中，在套管内设置止水塞后，在套管内进行打压试验，检测止水塞与套管之间的连接是否密闭。
根据打压试验得到的数据设定压力值，监测套管内压力值的稳压时间不小于30min，观察到套管内水位无变化，止水塞不会发生移动，确保止水塞从放置到提出的期间内不会发生漏水情况，避免后期打通巷道处的套管时地下水进入套管，进而流入巷道中。
另外，作为示例，在本发明的一个较佳的具体实施例中，所述步骤103可以进一步包括如下步骤：
步骤31，在巷道处的套管壁上打设第一孔径的通孔，用于将套管内第一孔径的通孔上部的水柱释放到巷道内；
步骤32，在第一孔径的通孔的位置打设第二孔径的通孔，其中第二孔径大于第一孔径；
步骤33，在第二孔径的通孔上安装控制装置。
由于在套管内止水塞上部存在一个有地下水涌出的水柱，所以为了接通巷道与套管，先在套管上打设一个小孔，即第一孔径的通孔，释放水柱的水体压力，使所述水柱的水体缓慢流到巷道内，防止因孔径过大，水柱中的水体在水压作用下迅速灌入巷道内，对巷道冲击过大；释放水柱的水体压力后，再打设一个大孔，即第二孔径的通孔，便于后期将巷道中的矿井水及水柱释放的水体通过注水孔内的套管注入到地下含水层中。
较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述第一孔径可以是φ10mm，所述第二孔径可以是φ100mm。
此外，作为示例，在本发明的一个具体实施例中，所述控制装置可以是高压阀门或单向阀等其他可以控制水体单向流动的控制装置。
在第二孔径的通孔上安装控制装置之后，可以通过该控制装置来控制第二孔径的通孔的通闭，当控制装置打开时，套管可以通过第二孔径的通孔以及控制装置与巷道接通；而当控制装置关闭时，套管与巷道的通路关闭，从而可以防止取出止水塞后，地下水通过第二孔径的通孔灌入到巷道内。
当控制装置为高压阀门时，只有当水体压力达到高压阀的压力规定值，阀门才会打开。当高压阀门的压力规定值高于地下水的压力时，因此，当取出止水塞后，地下水的压力并不会使高压阀门打开，所以地下水并不会灌入到巷道内。
另外，作为示例，在本发明的一个较佳的具体实施例中，可以使用水泥将注水孔的孔口封堵。
另外，作为示例，在本发明的一个较佳的具体实施例中，所述加压装置可以是注水泵。
安装好高压阀门和注水泵后，取出止水塞，使用水泥将注水孔的孔口封堵，从而可以防止地下水或矿井水从注水孔的孔口涌出。再通过注水泵为巷道内的矿井水加压，使其压力值高于高压阀门的压力规定值，可以使高压阀门打开，而通过注水泵加压的巷道内的矿井水的压力高于套管内地下水的压力，因此，在注水泵的持续加压和泵送过程中，使巷道内的矿井水被注入到地下含水层中，同时地下水在注浆泵的压力下也一同被压入地下含水层，而不会发生上涌。从而实现了将巷道内的矿井水注入到地下的储水目的层中。
综上所述，在本发明的技术方案中，由于合理设计处理矿井水的步骤，从而无需再将矿井水提升至地表，可以将巷道里的矿井水直接注入到存储目的层，减少了矿井水处理的工序，降低了处理成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种处理矿井水的方法，其特征在于，该方法包括：
步骤A，在巷道上方的地面的预设位置处，向地下打设穿过所述巷道并到达储水目的层的注水孔，打设注水孔的同时在注水孔内设置套管；
步骤B，在套管内低于巷道底部的位置处设置止水塞；
步骤C，在巷道处的套管的侧壁上设置通孔，并在通孔处设置用于控制通孔开闭的控制装置，在控制装置的输入端设置加压装置；
步骤D，取出止水塞，封堵注水孔的孔口，启动加压装置，将巷道内的矿井水通过加压装置和控制装置输出到注水孔中的套管中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：通过钻杆将所述止水塞放置到巷道下方的第一段套管的中部位置，避开两段套管对接处的接箍，撑开止水塞。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在套管内设置止水塞后，在套管内进行打压试验。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤C进一步包括如下步骤：
步骤C1，在巷道处的套管壁上打设第一孔径的通孔，用于将套管内第一孔径的通孔上部的水柱释放到巷道内；
步骤C2，在第一孔径的通孔的位置打设第二孔径的通孔，其中第二孔径大于第一孔径；
步骤C3，在第二孔径的通孔上安装控制装置。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述第一孔径是φ10mm，所述第二孔径是φ100mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述控制装置是高压阀门或单向阀。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：使用水泥将注水孔的孔口封堵。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述加压装置是注水泵。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述储水目的层是地下含水层。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116085041A (zh) * | 2023-01-12 | 2023-05-09 | 武汉工程大学 | 一种矿山井下巷道防水门自适应加载保护方法 |
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2022
- 2022-05-20 CN CN202210556642.4A patent/CN114810205A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN116085041B (zh) * | 2023-01-12 | 2024-05-03 | 武汉工程大学 | 一种矿山井下巷道防水门自适应加载保护方法 |
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