Способ определения степени смешения инфильтрационных и сбросных шахтных вод

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ СМЕШЕНИЯ ИНФИЛЬТРАЦИОННЫХ И СБРОСНЫХ ШАХТНЕЛХ ВОД, включающий отбор проб поверхностных и шахтных вод и определение их химического состава, в том числе хлора, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности определения доли смешивающихся вод в смеси, дополнительно определяют изотопный состав хлора, строят эталонную зависимость величины отношения содержания хлора и по данным совпадения точек смешанной воды с эталонной зависимостью судят о доле смешивающихся вод в смеси.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5П G 01 V 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С1 ЗБ/с187

307 . П г.о У.0 О Ржаиие хлопец

О Z,® 8 (21) 3534542/18-25 (22) 07.01.83 (46) 15 ° 07.84. Бюл. Р 26 (72) Г.Ю.Валуконис (71) Стахановский филиал Коммунарского горно-металлургического института (53) 550.83 (088,8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Р 334533, кл. G 01 V 5/00, 1970.

2.Романика Л.И., Павлов A.Н.

Режим грунтовых вод Адлерской низменности. М., Наука, 1964, с. 3-50 (прототип) .

„.Я0„„ 1103177 А (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ

СМЕШЕНИЯ ИНФИЛЬТРАЦИОННЫХ И СБРОСНЫХ

ШАХТНЫХ ВОД, включающий отбор проб поверхностных и шахтных вод и определение их химического состава, в том числе хлора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности определения доли смешивающихся вод в смеси, дополнительно определяют изотопный состав хлора, строят эталонную зависимость величины отношения С1 /Cl > от содержания хлора и по данным совпадения точек смешанной воды с эталонной зависимостью .судят о доле смешивающихся вод в смеси.

1103177

Изобретение относится к гидрогеохимии и может быть использовано при изучении водоносных горизонтов,подверженных влиянию чуждых им подземных вод„ например вод шахтного водоотлива. 5

Известен способ исследования подземных вод, предполагающий отбор проб подземных вод, их дегазацию и определение в составе выделенных газов радиогенных (гелий, ксенон) 10 и радиоактивных (радон) газов и по величине их соотношения судят î характере гидрогеологической обстановки (застойности подземных вод, направлении их движения и возрасте (1 .15

Однако известный способ не позволяет с необходимой точностью анализировать процессы смешения генетически различных подземных вод.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является способ определения степени смешения инфильтрационных и сбросных шахтных вод, включающий отбор проб поверхностных и шахтных вод и определение их химического состава, в том числе в составе воды иона хлора и использовании формулы

Cl —. Cl 㠄7.

С1„— С1, 30 где Cl, Сl„и Сl - концентрация хлора-иона соответственно в смеси, в

1-й воде и во 2-й составляющей;

V — объем первой воды, доли еди1 35 ниц.

С помощью формулы (1) задача решается следующим образом.

Зная химический состав смеси и составы вод, смешение которых предполагается,рассчитывают величину Ч„. 40

С помощью величины Ч„ на основе данных по составу выбранных смешивающихся вод вычисляют состав смеси.

Фактический состав смеси сравнивают с рассчитанным. Сравнение проводят 45 с помощью коэффициента К, равного отношению фактического содержания какого-либо иона к расчетному. Коэффициент сравнения вычисляют для нескольких ионов. Если этот коэффициент для всех ионов равен или близок единице, то выбранные воды действительно смешиваются. Если для большинства ионов он сильно отличается от единицы и эти отличия не могут быть объяснены выпадением солей из раствора или обменными реакциями, то можно утверждать, что рассматриваемая смесь является продуктом какихто иных вод. Таким образом, с помощью подбора составляющих можно уста- бО новить какие воды участвуют в смешении (21.

Однако способ-прототип не учитывает взаимодействий, протекающих в системе вода — порода, хотя смеше- б5 ние подземных вод, как правило, происходит в порово-трещинном пространстве пород, где все эти взаимодействия должны быть существенными. Как следствие этого — недостаточно высокая точность определения степени смешения подземных вод.

Цель изобретения — повышение точности определения доли смешивающихся вод в смеси.

Поставленнная цель достигается тем, что согласно способу определения степени смешения инфильтрационных и сбросных шахтных вод, включающему отбор проб поверхностных и шахтных вод и определение их химического состава, включая хлор, дополнительно определяют изотопный состав хлора, строят эталонную зависимость величины отношения Cl / Cl от содержания хлора и по данным совпадения точек смешанной воды с эталонной зависимостью судят о доле смешивающихся вод в смеси.

Хлор в природе представлен двумя стабильными изотопами Cl и Clз °

Их распространенность в природе соответственно равна 75, 53 и 24,47Ъ.

Различие по массе для этих изотопов составляет 5,4Ъ.

Предлагаемый способ предусматривает отбор проб подземной воды. Величина пробы при этом зависит от содержания хлора в воде.

При содержании хлора порядка

0 5 г/л можно ограничиться пробой

0 5 л. С целью проведения масс-спетрометрического анализа из воды выделяют хлор. Для этого пробу обрабатывают азотнокислым серебром. Выпавший в осадок AgC1 восстанавливают или разлагают с получением газообразного хлора, поступающего на анализ. О процентном содержании изотопов хлора судят по характерным пикам с массами

35 и 37.

Изотопные отношения хлора Cl"

По данным экспериментального смеШивания различных генетических типов природных вод строят эталонную зависимость величины отношения Cl /Cl

35 от содержания хлора, которая изображена на чертеже. При этом наносят точки 1, характеризующие смеси вод в соотношениях 0:10;.2:8; 4:6; 6:4;

8:2; 10:1. Точки с одинаковыми соотношениями соединяют изолиниями 2, на которых показана доля первой воды в смеси, Затем на эту зависимость наносят точки смешанных вод. По положению этой точки в поле эталонной зависимости судят о доле смешивающихся вод в смеси.

1103177

Составитель A.Båëè÷êo

Редактор Л.Авраменко Техред Т.Дубинчак Корректор А Дзятко

Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 4973/34

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4

Пример. Рассмотрим смешанную воду со следующими параметрами: содержание хлора 2250 мг/л, величина отношения Cl >/Cl " 3,099. Положение этой точки на чертеже показано условным знаком 3. Эта точка находится примерно на равном расстоянии как от изолинин с долевым значением первой воды 0,2, так и от иэолиийй

0,4. Следовательно, данная точка соответствует воде, в которой поверхностная и глубинная компонента находятся в соотношении 0,3!0,7 °

Предлагаемый способ в 20-40 раэ повышает точность определения доли смешивающихся вод в смеси.