RU2730276C1 - Способ защиты/очистки воды посредством повторного заполнения пласта, разрушенного добычей угля, железосодержащей отработанной водой - Google Patents
Способ защиты/очистки воды посредством повторного заполнения пласта, разрушенного добычей угля, железосодержащей отработанной водой Download PDFInfo
- Publication number
- RU2730276C1 RU2730276C1 RU2019125487A RU2019125487A RU2730276C1 RU 2730276 C1 RU2730276 C1 RU 2730276C1 RU 2019125487 A RU2019125487 A RU 2019125487A RU 2019125487 A RU2019125487 A RU 2019125487A RU 2730276 C1 RU2730276 C1 RU 2730276C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- iron
- aquifer
- spill
- wells
- Prior art date
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 211
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 198
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 100
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000005065 mining Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000011049 filling Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000746 purification Methods 0.000 title abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 54
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 12
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 7
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract description 22
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 2
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 2
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- -1 iron ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/13—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
- E21B33/138—Plastering the borehole wall; Injecting into the formation
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F16/00—Drainage
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу защиты и очистки водных ресурсов и, в частности, к способу защиты/очистки воды посредством повторного заполнения пласта, поврежденного добычей угля, железосодержащей отработанной водой и может быть применено в области восстановления водоносного слоя и защиты водных ресурсов в пласте. Технический результат - повышение эффективности защиты/очистки воды посредством повторного заполнения пласта, поврежденного добычей угля, железосодержащей отработанной водой. По способу определяют область добычи угля, в которой водоносный слой в пласте поврежден добычей в соответствии с высотой трещиноватой зоны пролива воды в вышележащих пластах и стволе геологической скважины. Сооружают скважины для повторного заполнения железосодержащей водой и скважины для повторного заполнения кислородсодержащей/слабощелочной водой на поверхности земли, соответствующей области добычи, в которой трещиноватая зона пролива воды сообщается с водоносным слоем в пласте. Повторно заполняют железосодержащей водой и кислородсодержащей/слабощелочной водой водоносный слой, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды. Это осуществляют таким образом, что обеспечивают возможность вступления железного компонента в железосодержащей отработанной воде в реакцию окисления с кислородсодержащей/слабощелочной водой с образованием флокулированного осадка Fe(OH)с обеспечением тем самым закупоривания трещин, вызванных добычей. При этом блокируют каналы потери воды в водоносном слое и сокращают содержание железного компонента в железосодержащей отработанной воде. Располагают сливной трубопровод в нижележащей области породы, соответствующей подземному выработанному пространству. Осуществляют проверку наличия железного компонента в воде, сливаемой из выработанного пространства, и определяют необходимость повторного заполнения или использования воды, сливаемой из выработанного пространства, в соответствии с содержанием железного компонента в воде. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Область техники
Настоящее изобретение относится к способу защиты и очистки водных ресурсов, в частности, к способу защиты/очистки воды посредством повторного заполнения пласта, поврежденного добычей угля, железосодержащей отработанной водой, который может быть применен в области восстановления водоносного слоя и защиты водных ресурсов в пласте в областях добычи.
Уровень техники
Подземная добыча угля может приводить к смещению и повреждению вышележащих пластов и, тем самым, приводит к образованию трещин, вызванных добычей, в вышележащих пластах; трещины, вызванные добычей, образованные в вышележащих пластах, формируют каналы для потери местных водных ресурсов и становятся геологическими источниками экологических повреждений окружающей среды. Таким образом, основной технической задачей, с которой сталкиваются в большинстве областей добычи угля, является контроль развития трещин пролива воды в вышележащих пластах, покрывающих выработку, и уплотнение каналов потери водяных ресурсов в подземном водоносном слое для улучшения и защиты экологической обстановки в области добычи угля.
С другой стороны, большое количество отработанной воды образуется в повседневной жизни и промышленном производстве лиц, находящихся в области добычи угля, и жителей периферийных городов, при этом отработанная вода обычно содержит чрезмерное количество железного компонента. Таким образом, удаление железа становится необходимой процедурой искусственного очищения отработанной воды. Современные способы удаления железа состоят в централизованной транспортировке железосодержащей отработанной воды к установке по обработке отработанной воды и перевода железного компонента в форму Fe(OH)3 за счет химической реакции, флокуляции и осаждения, посредством добавления химических агентов, через насыщение кислородом, реакцию окисления, процессов осаждения и фильтрации, и т.п., с тем чтобы наконец осуществить удаление железа из отработанной воды.
Вдохновленные этой идеей, изобретатели предположили: если вышеуказанный процесс удаления железа из железосодержащей отработанной воды может быть применен к трещинам в толще породы, поврежденной добычей, флокулированный осадок Fe(OH)3, полученный в процессе удаления железа, может эффективно закупоривать трещины, вызванные добычей, таким образом, чтобы каналы потери воды в водоносном слое породы могли быть эффективно изолированы, железный компонент в железосодержащей отработанной воде мог быть эффективно удален, и, тем самым, могло быть достигнуто цель в виде осуществления водосберегающей добычи угля и естественного очищения отработанной воды в области добычи угля. Таким образом, является необходимым выполнение разработки способа защиты/очистки воды посредством повторного заполнения пласта, разрушенного добычей угля, железосодержащей отработанной водой на основе масштаба развития и характеристик распространения трещин пролива воды в вышележащих пластах, покрывающих выработку.
Раскрытие сущности изобретения
Задача настоящего изобретения для преодоления недостатков уровня техники, заключается в обеспечении способа защиты/очистки воды посредством повторного заполнения пласта, поврежденного добычей угля, железосодержащей отработанной водой, в котором железосодержащей отработанной водой и кислородсодержащей водой/слабощелочной водой повторно заполняют водоносный слой в пласте, поврежденном добычей угля, через скважину на поверхности земли, трещины, вызванные добычей, закупориваются посредством флокулированного осадка Fe(OH)3, образованного в ходе реакции окисления железного компонента в железосодержащей отработанной воде, и, тем самым, изолируются каналы потери воды водоносного слоя в пласте, содержание железного компонента в железосодержащей отработанной воде эффективно уменьшается, и наконец достигаются результаты в виде защиты подземных водных ресурсов в области добычи угля, удаления железного компонента из железосодержащей отработанной воды и очищения железосодержащей отработанной воды.
Технический замысел: для достижения задачи, описанной выше, технический замысел, использованный в настоящем изобретении, представляет собой следующее:
изобретение раскрывает способ защиты/очистки воды посредством повторного заполнения пласта, поврежденного добычей угля, железосодержащей отработанной водой, в котором скважины для повторного заполнения железосодержащей отработанной водой и скважины для повторного заполнения кислородосодержащаей водой/слабощелочной водой сооружены на поверхности земли, соответствующей границе и центральной части области добычи в соответствии с характеристиками развития и масштабам распределения трещин пролива воды в вышележащих пластах, покрывающих выработку; трещины, вызванные добычей, эффективно закупориваются флокулированным осадком Fe(OH)3, образованным реакцией окисления между железным компонентомв железосодержащей отработанной воде и кислородосодержащей водой/слабощелочной водой; образованный флокулянт Fe(OH)3 может постепенно осаждаться в пределах определенного масштаба вблизи нижних частей отверстий скважин для повторного заполнения с образованием активной фильтрующей железо мембраны, которая действует в качестве катализатора окислительной реакции ионов трехвалентного (или двухвалентного) железа и эффективно обеспечивает результат в виде удаления железа; в тоже время потоки водных ресурсов в нижележащей области породы подземного выработанного пространства подвергаются тестированию на содержание железного компонента; если железный компонент все еще превышает стандарт, подземные потоки воды транспортируются через трубопровод к относительно высоким областям породы и повторно заполняют водоносный слой в пласте через подземную скважину для повторного заполнения, сооруженную наклонно вверх, для дополнительной окислительной реакции и удаления железа; если железный компонент в подземном потоке воды не превышает стандарт, подземный поток воды транспортируется напрямую к другим областям добычи или на поверхность земли для повторного использования.
Более конкретно, способ содержит следующие этапы:
a. определение области добычи угля, в которой водоносный слой в пласте поврежден добычей в соответствии с высотой трещиноватой зоны пролива воды в вышележащих пластах и стволе геологической скважины; если в пределах масштаба высоты трещиноватой зоны пролива воды присутствует водоносный слой, то трещиноватая зона пролива воды в соответствующей области сообщается с водоносным слоем, и необходимо расположить соответствующие скважины для повторного заполнения; если в пределах масштаба высоты трещиноватой зоны пролива воды отсутствует водоносный слой, то сооружения скважины для повторного заполнения не требуется.
Предпочтительно, высота трещиноватой зоны пролива воды может быть определена способом полевых измерений, таким как способ утечки бурового раствора, или может быть оценена способом теоретических вычислений, таким как «способ прогнозирования высоты трещиноватой зоны пролива воды на основе расположений маркирующего горизонта».
b. сооружение скважин для повторного заполнения железосодержащей водой и скважин для повторного заполнения кислородсодержащей водой/слабощелочной водой на поверхности земли, соответствующей области добычи, в которой трещиноватая зона пролива воды сообщается с водоносным слоем в пласте.
Предпочтительно, скважины для повторного заполнения железосодержащей водой располагают вблизи внешней стороны границы области добычи и в центральной части области добычи, причем необходимо, чтобы скважины, расположенные вблизи внешней стороны границы области добычи, находились за пределами боковой границы развития трещиноватой зоны пролива воды, на расстоянии 30-40 м от границы области добычи.
Предпочтительно, скважины для повторного заполнения кислородсодержащей водой/слабощелочной водой располагают вблизи внутренней стороны границы области добычи, на расстоянии 10-20 м от границы области добычи.
Предпочтительно, когда размер простирания и глубины области добычи больше, чем 1000 м, скважины для повторного заполнения железосодержащей водой и скважины для повторного заполнения кислородсодержащей водой/слабощелочной водой могут быть расположены группами вдоль простирания или глубины с интервалом 1000 м.
Предпочтительно, способ сооружения скважин для повторного заполнения железосодержащей водой и скважин для повторного заполнения кислородсодержащей водой/слабощелочной водой на поверхности земли состоит в следующем: при бурении скважина бурится с диаметром 120-140 мм и бурится на определенную глубину ниже верхней поверхности раздела водоносного слоя, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды, расстояние между низом скважины и верхней поверхностью раздела водоносного слоя, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды, составляет не менее 0,3-0,5 толщины водоносного слоя, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды. Корпус выполнен с возможностью защиты скважины на расстоянии от поверхности земли до 10 м ниже верхней поверхности раздела водоносного слоя, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды, и перфорированный корпус выполнен с возможностью защиты скважины в водоносном слое, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды. После того как скважина сооружена, замкнутая покрывающая пластина, связанная с водяным трубопроводом, покрывает отверстие скважины.
с. расположение сливного трубопровода в нижележащей области породы, соответствующей подземному выработанному пространству, проверку наличия железного компонента в воде, сливаемой из выработанного пространства, и определение того заполнять ли повторно воду, сливаемую из выработанного пространства или повторно использовать воду, сливаемую из выработанного пространства, в соответствии с содержанием железного компонента в воде, сливаемой из выработанного пространства. Конкретные этапы состоят в следующем:
Если железный компонент в воде, сливаемой из выработанного пространства, превышает значения, указанные в соответствующих национальных стандартах, то вода, сливаемая из выработанного пространства, транспортируется в относительно более высокую область породы области добычи через трубопровод и повторно заполняет водоносный слой, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды, через скважины для повторного заполнения, сооруженные выше в ближайшей магистрали для дальнейшего удаления железа и очистки.
Если железный компонент в воде, сливаемой из выработанного пространства, ниже значения, указанного в соответствующих национальных стандартах, указанная вода транспортируется напрямую для повторного использования через трубопровод в другие подземные области добычи или на поверхность земли.
Предпочтительно, положение низа сооруженной под землей скважины достигает примерно 5 м выше нижней поверхности раздела водоносного слоя, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды, горизонтальное расстояние от положения низа скважины до границы добычи составляет 10-20 м от внутренней стороны границы добычи. Корпус выполнен с возможностью защиты скважины для повторного заполнения в секции, которая не повреждена трещинами, вызванными добычей, а перфорированный корпус выполнен с возможностью защиты скважины для повторного заполнения в области трещиноватой зоны пролива воды.
В настоящем изобретении на основе характеристик развития и распространения трещин пролива воды в вышележащих пластах, покрывающих выработку, флокулированный осадок Fe(OH)3, образованный реакцией окисления желещного компонента в железосодержащей отработанной воде, полностью используется для закупорки трещин пролива воды, таким образом, что изолируются каналы потери воды в водоносном слое пласта, содержание железного компонента в железосодержащей отработанной воде эффективно уменьшается, и, тем самым, обеспечиваются результаты в виде естественной защиты водоносного слоя в пласте в области добычи угля, удаления железа, очищения железосодержащей отработанной воды, и защиты и эффективного использования водных ресурсов в области добычи в процессе добычи угля. Дополнительно, способ согласно настоящему изобретению является надежным и высокопрактичным. В сравнении с уровнем техники настоящее изобретение имеет следующие преимущества:
(1) Использование осадка, образованного в процессе удаления железа и очистки железосодержащей отработанной воды, для закупорки трещин пролива воды в вышележащих пластах является не только техничным и надежным и имеет малую инженерную нагрузку, но может эффективно сократить уровень потерь воды в водоносном слое, а также обеспечивает низкую стоимость очищения железосодержащей отработанной воды;
(2) Настоящее изобретение может быть применено для определения способов защиты и очистки воды для повторного заполнения железосодержащей отработанной водой пластов, поврежденных добычей угля, в различных условиях добычи, и может обеспечить возможность координированного развития добычи угля и защиты водных ресурсов в областях, где много железосодержащей отработанной воды и мало водных ресурсов в Китае. Дополнительно, способ согласно настоящему изобретению прост для использования и высокопрактичен.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан профиль слоя скважин для повторного заполнения по настоящему изобретению;
На фиг. 2 показан разрез А-А слоя скважин для повторного заполнения по настоящему изобретению;
На фиг. 3 показан разрез В-В слоя скважин для повторного заполнения по настоящему изобретению;
На фиг. 4 показан разрез скважин для повторного заполнения по настоящему изобретению;
На фиг. 5 показана схематическая диаграмма ствола Z1 бурения и развитие высоты трещиноватой зоны пролива воды очистного забоя 22301 в конкретной угольной шахте в процессе реального применения настоящего изобретения.
На фиг. 6 показан профиль слоя скважин для повторного заполнения очистного забоя 22301 в конкретной угольной шахте в процессе реального применения настоящего изобретения.
На фигурах: 1 - скважина для повторного заполнения железосодержащей отработанной водой; 2 - скважина для повторного заполнения кислородсодержащей водой/слабощелочной водой; 3 сооруженная под землей скважина для повторного заполнения; 4 - корпус; 5 - перфорированный корпус; 6 - активная фильтрующая Fe(OH)3 мембрана.
Описание изобретения
Здесь и далее настоящее изобретение будет подробно описано посредством вариантов реализации со ссылками на сопроводительные чертежи. Необходимо отметить, что эти варианты реализации приводятся только для описания настоящего изобретения и не должны расцениваться как представляющие собой какие-либо ограничения объема охраны настоящего изобретения. После прочтения настоящего изобретения, различные эквивалентные модификации настоящего изобретения, выполненные специалистами в области техники, должны быть расценены как подпадающие под область охраны, определяемую приложенной формулой изобретения.
Как показано на фиг. 1-4 в способе защиты/очищения воды посредством повторного заполнения пластов, поврежденных добычей угля, железосодержащей отработанной водой по настоящему изобретению, скважины 1 для повторного заполнения железосодержащей отработанной водой и скважины 2 для повторного заполнения кислородсодержащей водой/слабощелочной водой сооружены на поверхности земли, соответствующей границе и центральной части области добычи в соответствии с характеристиками развития и масштабом распределения трещин пролива воды в вышележащих пластах, покрывающих выработку; трещины, вызванные добычей, эффективно закупориваются флокулированным осадком Fe(OH)3, образованным реакцией окисления между железным компонентом в железосодержащей отработанной воде и кислородсодержащей водой/слабощелочной водой; образованный флокулянт Fe(OH)3 может постепенно осаждаться в пределах определенного масштаба вблизи нижних частей отверстий скважин для повторного заполнения с образованием активной фильтрующей железо мембраны 6, в окислительной реакции ионов трехвалентного (или двухвалентного) железа достигается каталитический эффект и эффективно обеспечивается удаление железа; в тоже время потоки водных ресурсов в нижележащей области породы подземного выработанного пространства подвергаются тестированию на содержание железного компонента, если железный компонент все еще превышает стандарт, то подземные потоки воды транспортируются в относительно более высокую область породы через трубопровод и повторно заполняют водоносный слой, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды, через подземную скважину 3 для повторного заполнения, сооруженную наклонно вверх, для последующей реакции окисления и удаления железа; если железный компонент в подземном потоке воды не превышает стандарт, то подземные потоки воды транспортируются напрямую в другие области добычи или на поверхность земли для повторного использования. Более конкретно, способ содержит следующие этапы:
a. определение области добычи угля, в которой водоносный слой в пласте поврежден добычей в соответствии с высотой трещиноватой зоны пролива воды в вышележащих пластах и стволе геологической скважины; если в пределах масштаба высоты трещиноватой зоны пролива воды присутствует водоносный слой, то трещиноватая зона пролива воды в соответствующей области сообщается с водоносным слоем, и необходимо расположить соответствующие скважины для повторного заполнения; если в пределах масштаба высоты трещиноватой зоны пролива воды отсутствует водоносный слой, то сооружения скважины для повторного заполнения не требуется;
Высота трещиноватой зоны пролива воды может быть определена способом полевых измерений, таким как способ утечки бурового раствора, или может быть оценена способом теоретических вычислений, таким как «способ прогнозирования высоты трещиноватой зоны пролива воды на основе расположений маркирующего горизонта»
b. сооружение скважин для повторного заполнения железосодержащей водой и скважин для повторного заполнения кислородсодержащей водой/слабощелочной водой на поверхности земли, соответствующей области добычи, в которой трещиноватая зона пролива воды сообщается с водоносным слоем в пласте.
Скважины для повторного заполнения железосодержащей водой располагают вблизи внешней стороны границы области добычи и в центральной части области добычи, причем необходимо, чтобы скважины, расположенные вблизи внешней стороны границы области добычи, находились за пределами боковой границы развития трещиноватой зоны пролива воды, на расстоянии 30-40 м от границы области добычи.
Скважины для повторного заполнения кислородсодержащей водой/слабощелочной водой располагают вблизи внутренней стороны границы области добычи, на расстоянии 10-20 м от границы области добычи.
Когда размер простирания и глубины области добычи больше, чем 1000 м, скважины для повторного заполнения железосодержащей водой и скважины для повторного заполнения кислородсодержащей водой/слабощелочной водой могут быть расположены группами вдоль простирания или глубины с интервалом 1000 м.
Способ сооружения скважин для повторного заполнения железосодержащей водой и скважин для повторного заполнения кислородсодержащей водой/слабощелочной водой на поверхности земли состоит в следующем: при бурении скважина бурится с диаметром 120-140 мм и бурится на определенную глубину ниже верхней поверхности раздела водоносного слоя, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды, расстояние между низом скважины и верхней поверхностью раздела водоносного слоя, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды, составляет не менее 0,3-0,5 толщины водоносного слоя, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды. Корпус 4 выполнен с возможностью защиты скважины на расстоянии от поверхности земли до 10 м ниже верхней поверхности раздела водоносного слоя, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды, и перфорированный корпус 5 выполнен с возможностью защиты скважины в водоносном слое, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды. После того как скважина сооружена, замкнутая покрывающая пластина, связанная с водяным трубопроводом, покрывает отверстие скважины.
с. расположение сливного трубопровода в нижележащей области породы, соответствующей подземному выработанному пространству, проверку наличия железного компонента в воде, сливаемой из выработанного пространства, и определение того заполнять ли повторно воду, сливаемую из выработанного пространства или повторно использовать воду, сливаемую из выработанного пространства, в соответствии с содержанием железного компонента в воде, сливаемой из выработанного пространства. Конкретные этапы состоят в следующем:
Если железный компонент в воде, сливаемой из выработанного пространства, превышает значения, указанные в соответствующих национальных стандартах, то вода, сливаемая из выработанного пространства, транспортируется в относительно более высокую область породы области добычи через трубопровод и повторно заполняет водоносный слой, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды, через скважины для повторного заполнения, сооруженные выше в ближайшей магистрали для дальнейшего удаления железа и очистки.
Если железный компонент в воде, сливаемой из выработанного пространства, ниже значения, указанного в соответствующих национальных стандартах, указанная вода транспортируется напрямую для повторного использования через трубопровод в другие подземные области добычи или поверхность земли.
Положение низа сооруженной под землей скважины достигает примерно 5 м выше нижней поверхности раздела водоносного слоя, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды, горизонтальное расстояние от положения низа скважины до границы добычи составляет 10-20 м от внутренней стороны границы добычи. Корпус выполнен с возможностью защиты скважины для повторного заполнения в секции, которая не повреждена трещинами, вызванными добычей, а перфорированный корпус выполнен с возможностью защиты скважины для повторного заполнения в области трещиноватой зоны пролива воды.
См. фиг. 5, представляющую собой схематическую диаграмму ствола Z1 бурения и развития высоты трещиноватой зоны пролива воды области добычи очистного забоя 22301 в конкретной угольной шахте в процессе реального применения настоящего изобретения. Из фигуры может быть видно, что трещиноватая зона пролива воды в вышележащих пластах, появившиеся в результате добычи на очистном забое 22301, сообщаются с водоносным слоем в пласте. Таким образом, необходимо сооружать скважину на поверхности земли в области добычи очистного забоя для повторного заполнения железосодержащей водой и кислородсодержащей водой/слабощелочной водой.
Как показано на фиг. 6, в виде, в котором длина прохождения очистного забоя 22301 в простирании относительно больше (около 4000 м), таким образом, скважины для повторного заполнения расположены с интервалом 1000 м вдоль направления прощения в простирании вблизи границы добычи с двух сторон очистного забоя; кроме того, скважины для повторного заполнения железосодержащей водой тоже расположены соответственно в центральной части очистного забоя вдоль глубины, между двумя группами скважин для повторного заполнения. В соответствии с наличием горной породы, вскрытой скважиной Z1, глубина нижнего отверстия скважины для повторного заполнения составляет 60 м, и входит в водоносный слой на 41,54 м (0,3-0,5 толщины водоносного слоя).
На основе характеристик развития и распространения трещин пролива воды в вышележащих пластах, покрывающих выработку, настоящее изобретение в полной мере использует флокуляционный осадок Fe(OH)3, образованный реакцией окисления железного компонента железосодержащей отработанной водя для закупорки трещин пролива воды таким образом, чтобы каналы потери воды в водоносном слое пласте были изолированы и железный компонент в железосодержащей отработанной воде был эффективно удален, и, тем самым, обеспечивается достижение результатов в виде естественной защиты водоносного слоя в пласте в области добычи угля, удаления железа, очищения железосодержащей отработанной воды, и могут быть обеспечены защита и эффективное использование водных ресурсов при добычи в области добычи.
Хотя настоящее изобретение описано выше в некоторых предпочтительных вариантах реализации, следует отметить, что специалисты в данной области техники могут вносить различные улучшения и модификации, не отступая от принципа настоящего изобретения, и эти улучшения и модификации следует рассматривать как подпадающие под объем защиты настоящего изобретения.
Claims (14)
1. Способ защиты/очистки воды посредством повторного заполнения пласта, поврежденного добычей угля, железосодержащей отработанной водой, отличающийся тем, что способ включает следующие этапы:
a) определение области добычи угля, в которой водоносный слой в пласте поврежден добычей в соответствии с высотой трещиноватой зоны пролива воды в вышележащих пластах и стволе геологической скважины;
b) сооружение скважин для повторного заполнения железосодержащей водой и скважин для повторного заполнения кислородсодержащей/слабощелочной водой на поверхности земли, соответствующей области добычи, в которой трещиноватая зона пролива воды сообщается с водоносным слоем в пласте, повторное заполнение железосодержащей водой и кислородсодержащей/слабощелочной водой водоносного слоя, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды таким образом, что обеспечивается возможность вступления железного компонента в железосодержащей отработанной воде в реакцию окисления с кислородсодержащей/слабощелочной водой с образованием флокулированного осадка Fe(OH)3 с обеспечением тем самым закупоривания трещин, вызванных добычей, блокирования каналов потери воды в водоносном слое и сокращения железного компонента в железосодержащей отработанной воде;
c) расположение сливного трубопровода в нижележащей области породы, соответствующей подземному выработанному пространству, проверка наличия железного компонента в воде, сливаемой из выработанного пространства, и определение того, заполнять ли повторно воду, сливаемую из выработанного пространства, или непосредственно повторно использовать воду, сливаемую из выработанного пространства, в соответствии с содержанием железного компонента в воде, сливаемой из выработанного пространства.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе а), если в пределах масштаба высоты трещиноватой зоны пролива воды присутствует водоносный слой, то трещиноватая зона пролива воды в соответствующей области сообщается с водоносным слоем, и обеспечивают необходимость расположить соответствующие скважины для повторного заполнения железосодержащей водой и скважины для повторного заполнения кислородсодержащей водой/слабощелочной водой в указанной области; причем если в пределах масштаба высоты трещиноватой зоны пролива воды отсутствует водоносный слой, то сооружения скважины для повторного заполнения не требуется;
при этом высоту трещиноватой зоны пролива воды определяют способом полевых измерений, содержащим способ определения утечки бурового раствора, или оценивают способом теоретических вычислений, содержащим способ прогнозирования высоты трещиноватой зоны пролива воды на основе расположений маркирующего горизонта.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе b) скважины для повторного заполнения железосодержащей водой располагают на внешней стороне границы области добычи и в центральной части области добычи, причем скважины, расположенные на внешней стороне границы области добычи, располагают за пределами боковой границы развития трещиноватой зоны пролива воды на расстоянии 30-40 м от границы области добычи.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе b) скважины для повторного заполнения кислородсодержащей/слабощелочной водой располагают с внутренней стороны границы области добычи, на расстоянии 10-20 м от границы области добычи, и располагают вдоль простирания или глубины области добычи соответственно.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скважины для повторного заполнения железосодержащей водой и скважины для повторного заполнения кислородсодержащей/слабощелочной водой располагают симметрично относительно центральной осевой плоскости простирания и глубины области добычи.
6. Способ по п. 1 или 5, отличающийся тем, что, когда размер простирания или глубины области добычи, в которой трещиноватая зона пролива воды сообщается с водоносным слоем, больше чем 1000 м, скважины для повторного заполнения железосодержащей водой и скважины для повторного заполнения кислородсодержащей/слабощелочной водой располагают вдоль простирания или глубины с интервалом 1000 м.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе b) сооружение скважин для повторного заполнения железосодержащей водой и скважин для повторного заполнения кислородсодержащей/слабощелочной водой на поверхности земли состоит в следующем: при бурении скважину бурят с диаметром 120-140 мм и бурят ниже верхней поверхности раздела водоносного слоя, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды, поврежденной добычей, причем расстояние между низом скважины и верхней поверхностью раздела водоносного слоя, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды, составляет не менее 0,3-0,5 толщины водоносного слоя, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скважину выполняют с возможностью ее защиты на расстоянии от поверхности земли до 10 м ниже верхней поверхности раздела водоносного слоя, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды, и перфорацию выполняют с возможностью защиты скважины в водоносном слое, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды, причем после того, как скважина сооружена, отверстие скважины покрывают замкнутой покрывающей пластиной, связанной с водяным трубопроводом.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе с) проверяют железный компонент в потоке водных ресурсов в нижележащей области породы подземного выработанного пространства, и если железный компонент превышает стандарт, то обеспечивают транспортировку подземных потоков воды в относительно более высокую область породы через трубопровод и обеспечивают повторное заполнение водоносного слоя, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды, через подземную скважину для повторного заполнения, сооруженную наклонно вверх, для последующей реакции окисления и удаления железа, а если железный компонент в подземном потоке воды не превышает стандарт, то обеспечивают транспортировку подземных потоков воды напрямую в другие области добычи или на поверхность земли для повторного использования.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что положение низа подземной скважины для повторного заполнения, сооруженной наклонно вверх, достигают примерно при 5-10 м выше нижней поверхности раздела водоносного слоя, который сообщается с трещиноватой зоной пролива воды, причем горизонтальное расстояние от положения низа скважины до границы добычи составляет 10-20 м от внутренней стороны границы добычи, при этом скважину для повторного заполнения выполняют с возможностью ее защиты в зоне, которая не повреждена трещинами, вызванными добычей, а перфорацию выполняют с возможностью защиты скважины для повторного заполнения в области трещиноватой зоны пролива воды.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711361327.1 | 2017-12-18 | ||
| CN201711361327.1A CN108104766B (zh) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | 含铁污水回灌采煤破坏地层的保/净水方法 |
| PCT/CN2018/109545 WO2019119933A1 (zh) | 2017-12-18 | 2018-10-10 | 含铁污水回灌采煤破坏地层的保/净水方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2730276C1 true RU2730276C1 (ru) | 2020-08-21 |
Family
ID=62216564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019125487A RU2730276C1 (ru) | 2017-12-18 | 2018-10-10 | Способ защиты/очистки воды посредством повторного заполнения пласта, разрушенного добычей угля, железосодержащей отработанной водой |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108104766B (ru) |
| CA (1) | CA3049835C (ru) |
| RU (1) | RU2730276C1 (ru) |
| WO (1) | WO2019119933A1 (ru) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108104766B (zh) * | 2017-12-18 | 2019-05-07 | 中国矿业大学 | 含铁污水回灌采煤破坏地层的保/净水方法 |
| CN109209291B (zh) * | 2018-11-08 | 2020-03-27 | 中国矿业大学 | 地下水化学特征人工改性促进含水层修复的保水方法 |
| CN112830531B (zh) * | 2021-01-04 | 2022-02-25 | 吉林大学 | 一种废弃矿井酸性水污染源头治理方法 |
| CN113338897B (zh) * | 2021-07-06 | 2024-03-15 | 中国十七冶集团有限公司 | 一种采空区勘测钻检一体化设备安装及使用方法 |
| CN114837739A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-08-02 | 中国矿业大学(北京) | 一种煤-水-热协同共采与水害热害治理系统 |
| CN114837608B (zh) * | 2022-05-31 | 2022-12-23 | 中国矿业大学 | 多段分级注浆再造采动覆岩隔水层方法 |
| CN116446880B (zh) * | 2023-04-04 | 2023-12-01 | 中煤科工开采研究院有限公司 | 绿色开采方法、装置、电子设备及存储介质 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU678189A1 (ru) * | 1978-05-04 | 1979-08-05 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Института Геотехнической Механики Ан Украинской Сср | Способ разработки месторождений полезных ископаемых |
| US20080205995A1 (en) * | 2004-11-09 | 2008-08-28 | Carlo Canteri | Method For Saturating Cavities Present in a Mass of Soil or In a Body in General |
| RU2567564C1 (ru) * | 2012-04-28 | 2015-11-10 | Чайна Шэньхуа Энерджи Компани Лимитед | Способ распределенного хранения и использования грунтовых вод в шахте |
| CN106673250A (zh) * | 2015-11-06 | 2017-05-17 | 哈尔滨市永恒鑫科技开发有限公司 | 一种矿产开采过程中的废污水处理方法 |
| CN107044289A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-08-15 | 中国矿业大学 | 一种钻孔注浆封堵覆岩导水裂隙主通道的水害防治方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3864208A (en) * | 1972-04-11 | 1975-02-04 | Watase Kinichi | Geothermal-nuclear waste disposal and conversion system |
| CN101519966B (zh) * | 2009-04-03 | 2011-06-01 | 赵平 | 煤矸石山生态环境综合治理方法 |
| CA2709152C (en) * | 2009-07-08 | 2018-04-03 | Chad Allen Randal | Recycling and treatment process for produced and used flowback fracturing water |
| CN102606205B (zh) * | 2011-11-29 | 2014-11-26 | 新奥气化采煤有限公司 | 地下采空区的原位处理方法 |
| CN102865081B (zh) * | 2012-04-28 | 2015-07-15 | 中国神华能源股份有限公司 | 一种保水开采方法 |
| CN203890158U (zh) * | 2014-05-16 | 2014-10-22 | 山西清泽环境科技有限公司 | 一种矿井污水过滤处理及回用装置 |
| CN105422170B (zh) * | 2015-11-02 | 2018-10-23 | 安徽理工大学 | 一种建筑基础下中深采空区注浆加固处理方法 |
| CN108104814B (zh) * | 2017-12-18 | 2020-02-18 | 中国矿业大学 | 高含铁地下含水层受采煤破坏的人工促进修复方法 |
| CN108104766B (zh) * | 2017-12-18 | 2019-05-07 | 中国矿业大学 | 含铁污水回灌采煤破坏地层的保/净水方法 |
-
2017
- 2017-12-18 CN CN201711361327.1A patent/CN108104766B/zh active Active
-
2018
- 2018-10-10 CA CA3049835A patent/CA3049835C/en active Active
- 2018-10-10 RU RU2019125487A patent/RU2730276C1/ru active
- 2018-10-10 WO PCT/CN2018/109545 patent/WO2019119933A1/zh active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU678189A1 (ru) * | 1978-05-04 | 1979-08-05 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Института Геотехнической Механики Ан Украинской Сср | Способ разработки месторождений полезных ископаемых |
| US20080205995A1 (en) * | 2004-11-09 | 2008-08-28 | Carlo Canteri | Method For Saturating Cavities Present in a Mass of Soil or In a Body in General |
| RU2567564C1 (ru) * | 2012-04-28 | 2015-11-10 | Чайна Шэньхуа Энерджи Компани Лимитед | Способ распределенного хранения и использования грунтовых вод в шахте |
| CN106673250A (zh) * | 2015-11-06 | 2017-05-17 | 哈尔滨市永恒鑫科技开发有限公司 | 一种矿产开采过程中的废污水处理方法 |
| CN107044289A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-08-15 | 中国矿业大学 | 一种钻孔注浆封堵覆岩导水裂隙主通道的水害防治方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108104766B (zh) | 2019-05-07 |
| WO2019119933A1 (zh) | 2019-06-27 |
| CA3049835C (en) | 2020-12-29 |
| CA3049835A1 (en) | 2019-06-27 |
| CN108104766A (zh) | 2018-06-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2730276C1 (ru) | Способ защиты/очистки воды посредством повторного заполнения пласта, разрушенного добычей угля, железосодержащей отработанной водой | |
| CN102425421B (zh) | 适用于矿山竖井的防治水方法 | |
| CN108755836A (zh) | 基于矿井水地下储存的矿区水资源综合利用方法 | |
| CN111042831A (zh) | 一种煤层底板灰岩承压含水层注浆加固改造方法 | |
| CN109441450A (zh) | 一种覆岩水文地质条件扰动下煤水双资源矿井开采模式 | |
| CN108104814B (zh) | 高含铁地下含水层受采煤破坏的人工促进修复方法 | |
| Vutukuri et al. | Mine inundation-case histories | |
| CN111705871A (zh) | 一种地下水回灌处理系统、施工方法及矿井水回灌方法 | |
| CN207686763U (zh) | 采空区过滤水系统 | |
| RU88691U1 (ru) | Дренажный комплекс для защиты глубоких карьеров от притоков подземных вод | |
| CN115263304A (zh) | 煤铀协调开采区含矿含水层水位主动智能调控方法 | |
| RU2478793C1 (ru) | Способ защиты от обводнения глубоких рудников и шахт с помощью восстающих многозабойных дренажных скважин | |
| RU2465405C2 (ru) | Способ осушения бортов карьеров с помощью систем комбинированных дренажных устройств | |
| CN113236359A (zh) | 一种离层水的疏放方法、离层水疏放巷道系统及施工方法 | |
| CN217872913U (zh) | 一种应用于矿区废水治理的降水引流井结构 | |
| Botha et al. | Results show that man-made aquifers within the platinum mining industry in South Africa can provide a solution for future water demands | |
| RU2282712C2 (ru) | Способ ликвидации скважины | |
| RU107185U1 (ru) | Дренажный комплекс для защиты глубокого карьера от подземных вод | |
| Kvitkin et al. | Environmental efficiency and legal possibility of mineralized water dispose in the suprasalt sequence of the verkhnekamskoe deposit | |
| RU2434992C1 (ru) | Способ повышения экологической безопасности находящегося в эксплуатации пойменного гидроотвала отходов предприятия | |
| CN116044495A (zh) | 一种矿区废水治理方法 | |
| Watkins | Determining a representative hydraulic conductivity of the Carnmenellis Granite of Cornwall, UK, based on a range of sources of information | |
| Deryaev | Analyses and studies for the selection of the method of dual completion operation of wells in multi-layer fields | |
| Melnik et al. | Safety provision during development of the underground mine in water-bearing karsted rock mass | |
| Szczepiński et al. | Reclamation of Polish lignite open pits by flooding |