JP6676223B2 - 電気泳動原理による採掘跡における充填体の重金属元素の移動の制御システム - Google Patents

Description

本発明は、炭鉱の採掘跡における充填体の重金属元素の移動の処理システムに関し、特に、電気泳動原理による採掘跡における充填体の重金属元素の移動の制御システムに関する。

脈石充填による採炭技術の応用及び普及に伴い、脈石は採掘跡に充填された後、坑内水による長期間の溶脱及び浸透効果により、含有する重金属イオンが脈石から析出し、多量の重金属イオンの採掘跡の周辺岩盤における運動、移動は地下水環境に一定の影響を与えてしまう。現在、従来の技術では、効果的な処理方法はまだ発見されていない。

本発明の目的は、炭鉱の採掘跡における充填体の重金属元素の環境に対する汚染の対応技術のギャップを埋め、採掘跡における重金属イオンを集中させて排出し、鉱区の地下水環境を保護する電気泳動原理による炭鉱の採掘跡における充填体の重金属元素の移動の制御システムを見出すことである。

本発明に係る電気泳動原理による採掘跡における充填体の重金属元素の移動の制御システムは、直流電源と、複数列の導電板と、複数のスクリーン管と、集合管路と、吸水ポンプと、貯水池と、排水ポンプとを備える。

前記各スクリーン管は、採掘跡の底板上に配置され、切羽から採炭作業面と平行に定められた距離Ｌごとに１本配置され、採掘跡に均一に分布しており、前記スクリーン管は、採炭作業面と長さが等しく、その表面に浸水孔が均一に分布しており、複数層の地質織布で包まれ、スクリーン管の周囲は砂礫で充填されて覆われている。

前記集合管路はゲート坑道に配置され、各スクリーン管はいずれも集合管路に接続され、集合管路の貯水池に近い一方の端には前記吸水ポンプが設けられており、吸水ポンプの排水口は前記貯水池に接続され、採掘跡の直流電源の負極に接続されている導電板上及び吸水ポンプの排水口には、それぞれ重金属イオン濃度センサが設けられ、センサにより吸水ポンプの起動及び停止を制御する。

前記貯水池には水位センサ及び排水ポンプが設けられている。

互いに直列に接続されている前記導電板は、切羽から採炭作業面と平行にＬ／２距離ごとに採掘跡に１列配置され、採掘跡に均一に分布しており、導電板列は採炭作業面と長さが等しく、導電板は直立しており、スクリーン管の上にある導電板列は前記直流電源の負極に接続され、他の導電板列は直流電源の正極に接続されている。

好ましくは、前記導電板は高さ１ｍ、長さ２ｍ、幅２ｃｍである。

好ましくは、前記汚水管道の間隔距離はＬ＝１０〜４０ｍである。

本発明に係る電気泳動原理による採掘跡における充填体の重金属元素の移動の制御システムの技術的原理及び作業工事は以下のとおりである。炭鉱採掘跡における充填体から析出した重金属元素は、カチオンとして採掘跡の溜水に存在し、直流電源の正負極に接続されている２列の導電板の間の電界力の作用下で、水中の重金属カチオンが直流電源の負極に接続されている導電板の方に移動し、直流電源の負極に接続されている導電板上には重金属イオン濃度センサが設けられており、導電板の下方にはスクリーン管が配置されている。直流電源の負極に接続されている導電板の周りに重金属イオンの濃度が既定値まで向上すると、導電板上のセンサは吸水ポンプを、動作を開始するように制御し、吸水ポンプの排水口において重金属イオンの濃度が既定値まで低下すると、排水口におけるセンサは吸水ポンプを、動作を停止するように制御する。貯水池には水位センサが設けられており、貯水池において水位が既定値まで向上すると、水位センサは排水ポンプを、動作を開始するように制御し、貯水池において水位が既定値まで低下すると、水位センサは排水ポンプを、動作を停止するように制御する。

本発明は、炭鉱採掘跡における充填体の重金属元素の環境に対する汚染の対応技術のギャップを埋め、システムは、構築方法が簡単であり、技術上可能であり、炭鉱採掘跡における充填体から析出した重金属イオンを効果的に集中させて排出し、炭鉱採掘跡における充填体の重金属元素の地下水環境に対する汚染を制御することができる。また、システムは、電力を動力とし、経済的に合理である。

本発明に係る電気泳動原理による採掘跡における充填体の重金属元素の移動の制御システムの採掘跡における配置模式図である。 本発明に係る導電板の採掘跡における配置の上面模式図である。 本発明に係る導電板とスロットの接続模式図である。

図面において、符号１は直流電源で、符号２は導電板で、符号３は、スクリーン管で、符号４は集合管路で、符号５は吸水ポンプで、符号６は貯水池で、符号７は排水ポンプで、符号８はスロットである。

以下、図面を参照して本発明の実施をさらに説明する。
図１に示すように、切羽から採炭作業面が前進するにつれて、採炭作業面と平行に、採炭作業面と長さが等しいスクリーン管３が、１０〜４０ｍごとに採掘跡の底板に１つずつ敷設されている。スクリーン管３は、表面に浸水孔が均一に分布しており、複数層の地質織布で包まれ、スクリーン管３の周囲は砂礫で充填されて覆われている。

図１、２に示すように、切羽から、採炭作業面と平行に、互いに直列に接続されている導電板２が、５〜２０ｍごとに採掘跡に１列に配置されており、各導電板列は採炭作業面と長さが等しい。各導電板は高さ１ｍ、長さ２ｍ、幅２ｃｍである。図３に示すように、これらの導電板は、底板に固定されている複数のスロット８により直立を保持するとともに回路の連通を可能にする。同一列にある隣り合う２つのスロットの間隔は２ｍであり、各列のスロットのうち、１枚の導電板のみが固定されている１番目及び最後のスロット以外のスロットには、連続的な２枚の導電板が固定されている。スクリーン管３の上の導電板列は、直流電源１の負極に接続され、他の導電板列は直流電源１の正極に接続されている。

全てのスクリーン管３はゲート坑道における集合管路４に通じ、集合管路４は予め建設された貯水池６に通じる。集合管路の貯水池に近い一方の端には吸水ポンプ５が取り付けられている。採掘跡の直流電源の負極に接続されている導電板上及び吸水ポンプの排水口には重金属イオン濃度センサが設けられ、センサにより吸水ポンプ５の起動及び停止を制御する。

貯水池６の周囲及び底部に対して、浸出防止処理を行う。貯水池には水位センサが設けられており、センサにより排水ポンプ７の起動及び停止を制御する。

直流電源１の正負極に接続されている２列の導電板の間の電界力の作用下で、水中の重金属カチオンが直流電源の負極に接続されている導電板の方に移動し、直流電源の負極に接続されている導電板上には重金属イオン濃度センサが設けられており、導電板の下方にはスクリーン管３が配置されている。直流電源の負極に接続されている導電板の周りの重金属イオンの濃度が既定値まで向上すると、導電板上のセンサは動作を開始するように吸水ポンプ５を制御し、吸水ポンプの排水口において重金属イオンの濃度が既定値まで低下すると、排水口におけるセンサは動作を停止するように吸水ポンプ５を制御する。貯水池６には水位センサが設けられており、貯水池において水位が既定値まで向上すると、水位センサは動作を開始するように排水ポンプ７を制御し、貯水池において水位が既定値まで低下すると、水位センサは動作を停止するように排水ポンプ７を制御する。

１ 直流電源
２ 導電板
３ スクリーン管
４ 集合管路
５ 吸水ポンプ
６ 貯水池
７ 排水ポンプ
８ スロット

Claims (3)

1. 直流電源と、複数列の導電板と、複数のスクリーン管と、集合管路と、吸水ポンプと、貯水池と、排水ポンプとを備える電気泳動原理による採掘跡における充填体の重金属元素の移動の制御システムにおいて、
   前記各スクリーン管は、採掘跡の底板上に配置され、切羽から、採炭作業面と平行に、定められた距離Ｌごとに１本ずつ配置され、採掘跡に均一に分布しており、前記スクリーン管は、採炭作業面と長さが等しく、その表面に浸水孔が均一に分布しており、複数層の地質織布で包まれ、スクリーン管の周囲は砂礫で充填されて覆われており、
   前記集合管路はゲート坑道に配置され、各スクリーン管はいずれも集合管路に接続され、集合管路の貯水池に近い一方の端には前記吸水ポンプが設けられており、吸水ポンプの排水口は前記貯水池に接続され、採掘跡の直流電源の負極に接続されている導電板上及び吸水ポンプの排水口には、それぞれ重金属イオン濃度センサが設けられ、センサにより吸水ポンプの起動及び停止を制御し、
   前記貯水池には水位センサ及び排水ポンプが設けられており、
   互いに直列に接続されている前記導電板は、切羽から、採炭作業面と平行に、距離Ｌ／２ごとに採掘跡に１列に配置され、採掘跡に均一に分布しており、導電板列は採炭作業面と長さが等しく、導電板は直立しており、スクリーン管の上にある導電板列は前記直流電源の負極に接続され、他の導電板列は直流電源の正極に接続されている、
   電気泳動原理による採掘跡における充填体の重金属元素の移動の制御システム。
2. 前記導電板は高さ１ｍ、長さ２ｍ、幅２ｃｍである、請求項１に記載の電気泳動原理による採掘跡における充填体の重金属元素の移動の制御システム。
3. 前記スクリーン管の間隔距離はＬ＝１０〜４０ｍである、請求項１に記載の電気泳動原理による採掘跡における充填体の重金属元素の移動の制御システム。