JPH071000B2 - 地下水の浸入抑制法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）技術分野 本発明は、地下水（坑水を含む）等の浸透水や流入水の
処理方法に関し、更に詳しくは地下空洞内へ空気や不活
性ガス等を送気して該空洞内の内圧を外気圧より高く保
持することによって地下水等の浸入を抑制する方法に関
するものである。

（ロ）背景技術 一般に、山岳地の鉱山であっても、鉱山の稼働時の影響
や採掘に伴う巨大な空洞等のために、地表岩盤が暖ん
で、雨水が地下に浸透し易くなっている場合が多く、そ
ういった地表からの浸透水や、採掘空洞によって水脈を
分断された地下水が、坑内に貯溜することで重金属等に
汚染され、坑水として排出されている。

上記の坑水は鉱山の操業終了後もこれらの坑道を経て湧
水し続けるので、坑道閉塞法等により止水する方法が通
常行なわれている。

しかしながら、多くの場合各レベルの坑道や亀裂から坑
水が流出または侵出するので、中和沈殿処理などが必要
となってくる。

これらの現象は地下鉱化帯の金属硫化物が溶出し終わる
まで極めて長期間続くことになり、いわゆる休廃止鉱山
の坑水による鉱害の防止対策として重大な問題となって
いる。

即ち、休廃止鉱山においては、地表浸透水や流動する地
下水が鉱化帯に接触することにより、天然の金属硫化物
が水と酸素との共存で酸化して金属の硫酸化物と硫酸を
生成し、坑水中の金属濃度を増加させたり強酸性になっ
たりして、鉱害の原因となるのである。

従来、上記の対策として坑口を耐圧密閉して坑水の流出
を防止したり、地表の植栽，集水溝の整備や不透水性物
質によるコーティング等を行なって坑水の減少を図って
きた。

しかしながら、未だ充分な方法とはいえず、更に積極的
な対策が望まれているのが現状である。

（ハ）発明の開示 本発明は上記のような状況に鑑み、更に坑水処理費を節
減するために坑水量を積極的に低減させるべく長期にわ
たり検討した結果なされた地下水等の処理方法であっ
て、地下空洞内へ外部から空気や不活性ガス等を圧入し
て該空洞内圧を外気圧より高く保持することにより、該
空洞周辺から該空洞内への地下水の浸入（浸透）を抑制
する方法を提供するものである。

当該空洞に通ずる微細な亀裂等を不透水性物質で密閉コ
ーティングした後、空気あるいは不活性ガス等を送気し
て空洞内圧を外気圧より高く保持することによって、地
表からの雨水の流入や鉱化帯内の亀裂等からの浸透水の
流入を完全に止水できないまでも、著しくその流入量を
減少させることができ、しかも湛水させたり地下水や密
度流の挙動特性を利用したバクテリヤ還元を活用して、
鉱化帯内の重金属の溶出抑制対策を採ることにより、排
出される地下水量を著しく減少させると共に、該地下水
中の金属成分濃度を低下させることができるので、本発
明は地下水量の減少と水質改善対策として全く新規な地
下水等の処理方法である。

また、本発明は低レベル放射性廃棄物など地下水との接
触を嫌う物質の地下貯蔵又は処分にも充分適応すること
ができる。

即ち、放射性廃棄物の地層処分においては、浸透地下水
が該廃棄物に接触してこれを腐蝕させ、あるいは該廃棄
物中の有害成分を溶出させて、更に流出して地下水汚染
地域を拡大することになるが、本発明法によって地下水
と廃棄物との接触頻度が著しく抑制されるので、地下水
の汚染を防止できるのである。

以下、本発明の実施例を図を参照して具体的に説明す
る。

（ニ）実施例 第１図は本発明に係る地下水等の処理方法の全体説明図
であり、第２図は本発明法を廃棄物地層処分に適用した
場合の説明図である。

本発明の第１の特徴は、鉱化帯内の空洞２に通じる坑道
8,9と竪坑10と空洞2,2′に通じる亀裂６等を閉塞し、外
部から送気して空洞2,2′の内圧を外気圧より高く保持
することである。

第１図は山塊内に鉱化帯１（点線で示す範囲）があり、
この鉱化帯１を稼働した鉱山があった場合の全体図を示
し、採掘跡の空洞は2,2′で示す。即ち、鉱化帯１を稼
働して採掘された全体の空洞を１つの空洞2,2′として
集約して模式化し、坑道は上部坑道９と下部坑道８およ
び竪坑10を有している状態を示し、更に地表から空洞２
に通じている微細な亀裂を６で示している。

本発明においては、上部坑道9,下部坑道8,竪坑10ならび
に亀裂６をコンクリート製耐圧プラグ5,5′,5″を打設
して耐圧密閉する。その後、密閉した外部に（図では上
部坑道９を経由した外部に）圧縮機又は圧気源４を設置
して、圧気送入パイプ３から空気や不活性ガス等を送気
する。

この場合、微細な亀裂からの洩風もあるので、これに打
勝って空洞２′内圧が常に外部圧より高くなるように送
気するのである。かくすることにより、空洞2,2′内へ
の地表からの流入水や浸透水の浸入を著しく減少させる
ことができる。降雨時には特に空洞内圧に注意すること
は勿論である。

この第１の特徴は、後述する第２図の特徴である湛水効
果と相俟って、坑内水量を著しく減少させることができ
るのである。

本発明の第２の特徴は、上記鉱化帯１内の空洞2,2′内
を湛水することである。上記の様に上部坑道9,下部坑道
8,竪坑10ならびに亀裂６を密閉しても、若干の地下水や
浸透水は各所から湧出するので、これを空洞２に湛水さ
せるのである。

この技術につては、例えば本出願人に係る特公昭57−11
998号公報に記載されているように、湛水の結果、地下
自由水面が第１図のａ−ｂ線まで上昇するので、湛水後
の自由地下水の分水界の涵養面積は湛水前より狭くな
り、従って坑内水量は激減する。

しかし、その水質の面から鉱化帯内に可溶性塩が生成さ
れ続ける限り、依然として鉱害を惹起する水質のままで
あるので、ほとんど処理する必要のない密度の低い水と
密度の高い金属成分の多い水（貴液）を別々に坑外に排
出し（図示せず）、貴液からは有価金属を回収し、密度
の低い無公害水は検査の後に放流することができる。

本発明の第３の特徴あるいは改善策として、上記湛水底
部において嫌気性の還元バクテリヤの培養を積極的に行
なわせ、水中の鉄等の金属イオンや硫酸根を難溶性の鉱
物に還元して固定させることができる。

即ち、上記空洞２底部にセルロース等を含む有機物（お
がくず等）を投入し、セルロース分解バクテリヤによっ
て還元雰囲気とすると共に、硫酸還元バクテリヤに栄養
源を与えて繁殖させ、これによって抗水中の硫酸根や鉄
等の金属イオンを難溶性の鉱物に還元して固定するので
ある。この有機物の投入は湛水の前に行なってもよい
し、湛水後有機物投入パイプ（図示せず）によって行な
ってもよい。

以上のように、本発明は空洞の密閉，空洞内圧の上昇を
基礎とし、これに湛水，還元バクテリヤの培養等の方法
をたくみに組み立てることにより、地下水量を激減させ
ると共に含有有害金属量を低下せしめ、坑水処理コスト
を著しく低廉化させることができる等多くの利点があ
る。

第２図は、本発明を低レベルの放射性廃棄物の地層処分
に適用した場合の模式図示したものである。

まず、連絡斜坑11あるいは竪坑（図示せず）を掘削し、
上記廃棄物12を貯蔵するための大容積の廃棄物格納室16
を築造し、所定量の廃棄物12を搬入した後、竪坑を閉塞
し、斜坑11を耐圧プラグ５で閉塞する。

この場合、地表17あるいは斜坑11途中に圧縮機（又は圧
気源）14を設け、圧気送入パイプ15を格納室16内へ突出
させて配設しておき、空気や不活性ガス等を送気する。

上記格納室16の周囲壁13並びに耐圧プラグ５は盤圧に充
分耐え得る強度をもつコンクリート製であって、耐放射
性物質（硫化鉄鉱あるいは鉛）で内張すれば更によく、
半永久貯蔵ができるように築造しておく。

また、岩盤が堅固な場合は内壁等は不要であることは勿
論であるが、この場合は地下水の湧出口（図示せず）や
地表に通ずる亀裂６等は耐圧プラグ５等で密閉する。

上記のように格納室16,斜坑11,隔壁13,等の築造が終了
した後、廃棄物12を搬入し、搬入口を耐圧プラグ５で閉
塞する。その後、圧縮機14を稼働し圧気送入パイプ15か
ら該格納室16に空気や不活性ガス等を圧入する。

かくして、放射性廃棄物12等を内蔵した格納室16内は常
に圧気体18によって外部圧よりも高い圧力を保持する。
圧縮機14は格納室16内圧によって連続又は断続運転す
る。

この場合、圧力センサー等によって圧縮機14と内圧とを
連動可能に製作しておけば完全に自動制御ができること
は勿論である。また、何らかの原因によって若干の洩水
が格納室16内に浸透しても、側溝や排出ポンプ（図示せ
ず）等によって地表17へ排出し、無害化した後に放流す
ることができる。

（ホ）発明の効果 上述したように、本発明は鉱化帯等の空洞の密閉と内圧
の保持を基礎として、これに湛水ならびに還元バクテリ
ヤの培養等の方法を巧妙に組合わせることを特徴とし、
本発明によって地下水量を著しく減少させ得ると共に、
含有金属量を低下させることができるので、坑水処理コ
ストを極端に低廉化させることができるのである。

しかも、本発明法によれば従来のような坑水処理殿物の
発生がほとんど無くなるので、堆積場や貯泥地等が不要
となる効果も有し、公害防止関連技術として極めて有益
な発明である。

さらに、本発明は放射性廃棄物等の地層処分等にも充分
適用できるなど、種々の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る地下水等の処理方法の実施例を示
す全体説明図であり、第２図は本発明を廃棄物の地層処
分に適用した場合の説明図である。 符号説明 １……鉱化帯、２……空洞、３……圧気送入パイプ、４
……圧縮機又は圧気源、５……耐圧プラグ（コンクリー
ト製）、６……地表に連通する微細亀裂、７……降雨、
８……坑道、９……上部坑道、10……竪坑、11……連絡
斜坑、12……廃棄物、13……隔壁、14……圧縮機（圧気
源）、15……圧気送入パイプ、16……廃棄物格納室、17
……地表、18……圧気

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉱化帯稼動採掘して鉱化帯の少なくとも一
   部が空洞化した休廃止鉱山において、その鉱化帯内の地
   下空洞の外部へ通ずる坑道、竪坑ならびに亀裂等を耐圧
   密閉し、該空洞内に外部から送気して該空洞内圧を外気
   圧より高く保持し、地表からの流入水や周辺鉱化帯から
   の浸透水を抑制すると共に、該空洞内に抑制しきれなか
   った若干量の流入水や浸透水を湛水させることにより、
   自由地下水の分水界の涵養面積を減少させ、更に湛水上
   部に密度の低い無公害水層を、底部に密度の高い金属成
   分等の多い貴液層を形成させ、該湛水底部の貴液層にお
   いて嫌気性の還元バクテリヤを培養させて貴液中の金属
   イオンや硫酸根を難溶性の鉱物に還元して固定すると共
   に、湛水上部の密度の低い無公害水を外部に放流するこ
   とを特徴とする地下水の浸入抑制法。