一种废弃矿井酸性水污染源头治理方法

文献发布时间：2023-06-19 11:05:16

技术领域

本发明涉及矿井闭坑后采空空间酸性水引发地下水及地表水污染后的治理领域，特别涉及一种废弃矿井酸性水污染源头治理方法。

背景技术

1.随着我国大量的产量小、安全无保障的矿井被关闭，到2018年底，我国仅煤矿的闭坑数量就达到11000多处。大规模的矿井关闭引发了一系列生态环境问题。如在贵州省凯里、毕节、都匀及山西阳泉市等地，因煤矿闭坑导致矿井酸性水串层污染地下水或矿井酸性废水外溢地表污染地表水，给当地生态环境造成严重破坏，经济损失巨大。

2.现阶段废弃矿井关闭引发污染问题多采用后端修建污水处理厂或修建污水处理系统，对酸性矿井水进行处理。上述治理方法存在占地面积大，长期运维，经济成本较高的缺点。目前专利中鲜有对废弃矿井采空空间源头治理方法的研究。

3.如何在废弃矿井源头进行酸性矿井水治理，减少酸性水产生量和溢出量，是工程和学术界一直致力研究的关键技术问题。

发明内容

鉴于现有酸性矿井水治理技术中存在的问题，本发明提供了一种废弃矿井酸性水污染源头治理方法。本发明可充分利用废弃矿井采空空间，通过抬高采空空间水位，改变地下水径流层位，减少酸性水的溢出；进一步的，采空空间内水动力条件变差，氧气补给能力减弱，原有氧气逐渐被消耗，采空空间内水环境逐渐由氧化环境过度到还原环境，酸性水产生量减少。利用此技术，可实现废弃矿井采空空间源头水量和水质的减少，达到低成本、长效、从源头控制酸性废水产生的目的。

一种废弃矿井酸性水污染源头治理方法，包括以下步骤：

(1)废弃矿井资料收集：收集废弃矿井水文地质资料、矿井开采资料、井上、下对照图；

(2)废弃矿井采空空间分区：按采空空间补、径、排条件进行分区；

(3)注浆封堵点确定：采空空间内巷道联络部位及排泄区巷道和排泄区域上部；

(4)封堵层位确定：沿水平地层倾角和垂向地层发育特征确定注浆封堵层位，注浆封堵层位优选矿井开采造成的顶板破坏带；

(5)采空空间水位监测：于采空区径流及排泄区域布设钻孔，监测采空区水位变化，评估治理过程治理效果；

(6)巷道联络部位封堵：

1)巷道联络部位布设大孔径回填孔，采用定向钻进工艺，终孔至巷道底部2m；

2)巷道联络部位封堵：首先采用大骨料充填，其中大骨料充填材料选用破碎后的石灰石，然后进行由高比重到低比重的高压注浆封堵，终孔压力 10MPa；

(7)排泄巷三段式封堵：

1)排泄巷内部两端封堵，工艺方式同巷道联络部位封堵；

2)巷道井口封堵：首先布设两道钢筋混凝土墙；其次两道混凝土墙内部填充粗骨料石灰石，再次高压灌浆；

(8)排泄区域上部裂隙带帷幕注浆：帷幕注浆区域按两排孔布设，钻孔孔径需满足分层注浆要求，终孔层位位于巷道上部1m处；裂隙带帷幕注浆区域采用高压注浆，注浆比重从大到小，水灰比为1：1.5～1:1.7的水泥浆液，注浆终孔压力10MPa。

本发明的有益效果

1、减少源头采空空间酸性水溢出。

2、减少采空空间酸性水产生。

3、成本低廉、易于实施。

4、不占用紧张的地表土地资源。

5、无需人工运维。

6、无次生污染物产生

附图说明

图1是废弃矿井酸性水污染示意图。

图2本发明的示意图。

其中：1-地面；2-废弃矿井巷道；3顶板导裂带；4-废弃矿井联络巷；5- 未治理时废弃井酸性水外溢水面线；6-治理后水面线示意图；7-监测孔；8-大口径注浆孔；9-帷幕注浆孔；10-联络巷及排泄巷前端封堵；11-废弃矿井井口封堵；12-帷幕注浆封堵。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种废弃矿井酸性水污染源头治理方法，包括以下步骤：