Способ снижения загрязнений шахтной воды

 

Изобретение предназначено для снижения загрязнений шахтной воды. Цель изобретения - сокращение окислительных процессов в шахтной воде за счет ограничения времени воздействия шахтной среды на поступающую в шахту подземную воду. Определяют в шахте места после поступления подземных вод. Бурят восстающие дренажные скважины под углом 30 10 к преобладающей открытой трещиноватости водоносного горизонта. Оборудуют скважины обсадными трубами, гидрозадвижками и манометром и подсоединяют к скважине трубопровод, по которому подают подземную воду в очистные сооружения или водосборники. Отбор воды из водосборников осуществляют не позднее 2 ч с момента накопления. 1 з. п.ф-лы.

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности.

Цель - сокращение окислительных процессов в шахтной воде путем ограничения времени воздействия шахтной среды на подземную воду.

Известен способ снижения загрязнений шахтной воды путем создания групповых водоотливов для нескольких шахт, где пути движения шахтной воды многократно увеличиваются, что способствует осаждению взвесей [1].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ уменьшения объема шахтной воды предварительным водопонижением путем закладки скважин из подземных выработок и раздельной выдачей дренажных и шахтных вод [2].

Недостатком этого способа является то обстоятельство, что он не исключает сообщения дренажных вод с рудничной атмосферой и почвой выработок, а это способствует в течении короткого времени увеличению минеральной составляющей загрязнения (снижение рН, увеличение сухого остатка и т.д.). Уменьшение пути движения воды достигается путем бурения новых скважин и строительства новых водосборников и новых насосных станций, что трудоемко, дорого и требует времени.

Для многих шахт характерным является наличие тионовых бактерий, многократно ускоряющих процесс кислотообразования в шахтной воде за счет окисления дисульфидов железа FeS2, присутствующих в больших объемах в угле и вмещающих породах. В этих условиях дренажные воды, соприкасаясь с почвой выработок и шахтной атмосферой, меняются по качеству, становятся более минерализованными и кислотными.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в переводе подземных вод в изолированную трубопроводную систему и подаче их непосредственно в очистные сооружения или водосборники без контакта с почвой горных выработок и рудничной атмосферой.

Способ осуществляют следующим образом. Определяют в шахте места поступления подземных вод, проводят анализы воды, сравнивают результаты анализов с анализами воды в главном водосборнике шахты, убеждаются, что в момент поступления в шахту подземные воды имели нейтральную или слабощелочную среду (рН 7-9), что характерно, например, для Восточного Донбасса, и сухой остаток 1-2 г/л. Иначе говоря, качество подземных вод близко (или соответствует) нормам питьевого водоснабжения.

Убеждаются, что в главный водосборник шахты (в очистные сооружения) попадает вода, например, с кислой средой (рН 3,5) и сухим остатком до 8 г/л.

Определяют положение водоносных горизонтов, откуда идет поступление воды в шахту и бурят дренажные восстающие буровые скважины под углом 20-40о к преобладающей открытой трещиноватости водоносного горизонта. Оборудуют буровые скважины обсадными трубами и изолирующими устройствами, подсоединяют гидрозадвижку и манометр. Проводят последовательно замер дебита скважин и определяют эксплуатационные запасы подземных вод, регулируют положение задвижки таким образом, чтобы дебит скважины был меньше запасов, это гарантирует, с учетом сезонных колебаний ресурсов, предохранение водоносных горизонтов от преждевременного истощения и, таким образом, стабильное функционирование данного водозабора в течении длительного времени с неизменным качеством воды, а это необходимо и для обеспечения устойчивого режима работы очистных сооружений.

Коэффициент К снижения расхода воды по скважине определяется по формуле К=К1хК2, где К1 - коэффициент снижения ресурсов водоносных горизонтов в осенне-зимний период (для Восточного Донбасса вычислен по данным многолетних наблюдений и составляет 0,89); К2 - коэффициент, учитывающий необходимость восполнения запасов в зависимости от соотношения пропускной способности дренажной системы данной скважины Q м3/ч и эксплуатационных запасов водоносного горизонта Qэ м3/ч .

При соотношении 1 коэффициент К2 может быть принят равным 1.

При соотношении < 1 коэффициент К2 принимается в пределах 0,9-0,95. Смысл применения данного коэффициент заключается в резервировании 5-10% притока для поддерживания запасов на определенном, не подлежащем снижению уровня.

При устойчивом напоре применяется больший коэффициент.

Пропускная способность дренажной системы может быть определена по известной формуле: Q = 4103b , м3/ч, где b - диаметр труб системы, м; Н - высота водяного столба (напор) в скважине, м; L - длина скважины, м; g - ускорение свободного падения 9,8 м/c2.

После определения коэффициента К и регулирования расхода с помощью гидрозадвижки подсоединяют к скважине трубопровод, по которому подземную воду, изолированную от рудничной атмосферы и почвы выработок передают непосредственно в очистные сооружения или водосборник. При наличии в шахте тионовых бактерий вода в течение короткого времени становится шахтной. Установлено также, что изменение свойств воды (запах, цветность, вкус и т.д.) изменяются уже после 2 ч после отбора пробы, поэтому время пребывания изолированных подземных вод в водосборнике должно быть ограничено 2 ч, после чего эффективность предлагаемого способа будет уменьшаться.

В то же время при соблюдении этого условия, как показывает опыт, эффективность способа очень высока.

Способ дает также возможность разбавлять попадающие в шахту рассолы за счет, например, привлечения несдренированных запасов пресных вод, залегающих на малых глубинах.

Формула изобретения

1. СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ШАХТНОЙ ВОДЫ, включающий бурение восстающих скважин в водоносные горизонты на участках поступления воды, дренаж воды из водоносных горизонтов по скважинам, передачу шахтной воды от источников поступления до водосборников или очистных сооружений и сокращение пути движения шахтной воды по горным выработкам, отличающийся тем, что с целью сокращения окислительных процессов в шахтной воде путем ограничения времени воздействия шахтной среды на поступающую из водоносных горизонтов воду, в восстающих буровых скважинах устанавливают изолирующие пробки, соединенные с обсадными трубами, оборудуют скважины гидрозадвижкой и манометром и соединяют обсадные колонны с изолированным трубопроводом, который устанавливают в горных выработках, определяют запасы водоносного горизонта, сравнивают их с пропускной способностью системы скважина - трубопровод и передают воду из восстающих скважин по изолированному трубопроводу в водосборник или очистные сооружения, при этом скважины бурят под углом (30 10)o к простиранию преобладающей открытой трещиноватости водоносного горизонта, а расход воды устанавливают с соблюдением условия предохранения водоносных горизонтов от истощения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при подаче воды из водоносного горизонта по трубопроводу время нахождения подземной воды в водосборнике устанавливают не более 2 ч.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для спуска воды из затопленных выработок

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при возведении набрызг-бетонной крепи в условиях повышенного водопритока

Изобретение относится к защите очистных выработок (В) от обводнения при разработке месторождений полезных ископаемых

Изобретение относится к дренажным устройствам гидротехнических тоннелей (Т)

Изобретение относится к строительству им.б

Изобретение относится к транспортным сооружениям, в частности к тоннелям (Т), расположенным в районах с суровым климатом

Изобретение относится к горному делу и м

Изобретение относится к горной про.мсти и м.б

Изобретение относится к горной промышленности

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам и устройствам для сооружения горизонтальных и наклонных дренажных скважин в песчаных водоносных горизонтах в широком диапазоне гидростатических давлений

Изобретение относится к области технологии и техники сооружения вертикальных скважин на воду в неустойчивых рыхлых водоносных горизонтах с сохранением естественной проницаемости водоносного горизонта и может быть использовано для бурения вертикальных скважин в сложных гидрогеологических условиях

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для осушения глубоких карьеров, особенно при переходе на подземные работы в верхней части рудного тела

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для предупреждения подтопления участков земной поверхности, подвергающихся сдвижению при подземной добыче полезных ископаемых

Изобретение относится к горнодобывающей отрасли промышленности и служит для снижения выдачи на поверхность объемов подземных вод, поступающих в горные выработки при добыче полезного ископаемого
Наверх