减少采空区矿井水污染的方法技术

本发明专利技术提供了一种减少采空区矿井水污染的方法，包括：获取采空区的顶板的垮落带的矿物成分和矿物分布，获取采空区的顶板的裂隙带内的主含水层的富水规律和水质特征：根据主含水层的富水规律和水质特征，确定主含水层的超前疏降工艺，以将主含水层的水进行超前疏放：根据垮落带的矿物成分和矿物分布，将主含水层疏放出的水的至少部分和/或矿井水引入至垮落带的岩石矿物处，以将垮落带的岩石矿物淹没至预设水位；在预设水位处设置采空区的密闭墙的返水管，以降低岩石矿物的氧化释放污染物。通过本发明专利技术提供的技术方案，能够解决现有技术中的采空区的矿井水的污染严重的技术问题。的采空区的矿井水的污染严重的技术问题。的采空区的矿井水的污染严重的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
减少采空区矿井水污染的方法


[0001]本专利技术涉及煤矿开采技术，具体而言，涉及一种减少采空区矿井水污染的方法。

技术介绍

[0002]目前，在煤炭资源开采过程中，绝大部分煤层顶板含水层水渗入矿井下采空区。由于中生代地层沉积过程中，古地理沉积环境和后期深部还原环境，富集了一定量的硫化矿物和含氟矿物。
[0003]然而，当煤炭开采扰动使该地层垮落堆积在采空区内，随着氧气、水等进入，会迅速发生氧化反应，导致采空区内矿井水中TDS(溶解性总固体)、F(氟)等指标浓度出现较明显升高，有些原本不超标的矿井水，出现了水质超标问题。有些之前已经超标的矿井水，水体中盐分和氟化物浓度进一步升高。对于含盐、含氟矿井水，一般都是任由矿井水在采空区充分发生水
‑
气
‑
岩相互作用之后，才集中疏排至矿井水处理站进行深度处理，这大大增加了矿井水深度处理的难度和成本，也大大限制了矿井水的回用途径和范围。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种减少采空区矿井水污染的方法，以解决现有技术中的采空区的矿井水的污染严重的技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种减少采空区矿井水污染的方法，包括：
[0006]获取采空区的顶板的垮落带的矿物成分和矿物分布，获取采空区的顶板的裂隙带内的主含水层的富水规律和水质特征：
[0007]根据主含水层的富水规律和水质特征，确定主含水层的超前疏降工艺，以将主含水层的水进行超前疏放：
[0008]根据垮落带的矿物成分和矿物分布，将主含水层疏放出的水的至少部分和/或矿井水引入至垮落带的岩石矿物处，以将垮落带的岩石矿物淹没至预设水位；
[0009]在预设水位处设置采空区的密闭墙的返水管，以降低岩石矿物的氧化释放污染物。
[0010]进一步地，获取采空区的顶板的垮落带的矿物成分和矿物分布，包括：
[0011]对垮落带的地层中的硫含量Cs进行分级；
[0012]当Cs≤1.0％时，判断垮落带的地层为低硫矿物地层；
[0013]当Cs>1.0％时，判断垮落带的地层为高硫矿物地层，并将高硫矿物地层确定为污染风险层位。
[0014]进一步地，获取采空区的顶板的垮落带的矿物成分和矿物分布，包括：
[0015]对垮落带的地层中的氟含量C
f
进行分级；
[0016]当C
f
≤0.015％时，判断垮落带的地层为低氟矿物地层，
[0017]当C
f
>0.015％时，判断垮落带的为高氟矿物地层，并将高氟矿物地层确定为污染风险层位。
[0018]进一步地，将主含水层疏放出的水的至少部分和/或矿井水引入至垮落带的矿物处，包括：
[0019]将主含水层放出的水的至少部分和/或矿井水引入至污染风险层位。
[0020]进一步地，将主含水层放出的水的至少部分和/或矿井水引入至污染风险层位，包括：
[0021]主含水层流出的水的至少部分和/或矿井水覆盖污染风险层位的矿物的高度为h，污染风险层位的矿物的高度为h0；
[0022]其中，0.9≤h/h0≤1.2。
[0023]进一步地，获取采空区的顶板的裂隙带内的主含水层的富水规律和水质特征，包括：
[0024]将采空区的顶板的裂隙带内含有中砂岩和粗砂岩的层位定义为主含水层，获取主含水层的厚度以及主含水层的初始钻孔涌水量。
[0025]进一步地，确定主含水层的超前疏降工艺，包括：
[0026]以采空区的顶板作为超前疏解对象，在主含水层中部或中下部钻设多个疏放水孔，以通过多个疏放水孔对主含水层的水进行疏放。
[0027]进一步地，主含水层的厚度大于5m，初始钻孔涌水量大于40m3/h；在主含水层中下部钻设多个疏放水孔，包括：
[0028]控制多个疏放水孔与主含水层的底板之间的距离为L，3≤L≤5m；和/或，
[0029]控制多个疏放水孔中的相邻两个疏放水孔之间的间距为d，50m≤d≤70m。
[0030]进一步地，在主含水层中下部钻设多个疏放水孔，还包括：
[0031]控制多个疏放水孔的各个疏放水孔的出水角度向水平向上的方向倾斜，各个疏放水孔与水平方向的倾角为θ，1
°
≤θ≤2
°
。
[0032]进一步地，将主含水层疏放出的水引入至垮落带的矿物处后，方法还包括：
[0033]利用公式S＝V1C1‑
(V0C0+V2C2)对采空区矿井水的污染减少量进行评价；
[0034]其中，V1＝V0+V2，C1＝αC0，C2＝βC0，S为减少的矿井水污染总量；V0为主含水层中超前疏降水量；V1为开展超前疏降的采空区积水量；V2开展超前疏降后采空区积水量；C0为主含水层中污染指标浓度；C1为正常采空区发生水、气和岩相互作用后污染指标浓度；C2为采空区隔绝空气后水、气和岩相互作用后污染指标浓度；α为采空区正常反应后污染指标浓度升高倍数；β为采空区隔绝氧气(空气)后污染指标浓度升高倍数。
[0035]应用本专利技术的技术方案，通过将主含水层的水向采空区的顶板的方向进行疏放，以便于使得主含水层内疏放的水的至少部分和/或矿井水流向至垮落带的矿物处，从而便于对矿物进行包裹和部分遮盖，从而便于将垮落带的至少部分矿物与空气进行隔绝，从而便于有效降低采空区矿井水的污染情况。
附图说明
[0036]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0037]图1示出了根据本专利技术的实施例提供的煤层顶板地层分布示意图；
[0038]图2示出了根据本专利技术的实施例提供的主含水层的超前疏降钻孔布置图；
[0039]图3示出了图2中的钻孔布置间隔层位图；
[0040]图4示出了根据本专利技术的实施例提供的采空区隔绝氧气水位图。
[0041]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0042]1、煤层；2、垮落带；3、裂隙带；4、上覆地层；5、矿物地层；6、主含水层；7、第一回撤通道；8、第二回撤通道；9、疏放水孔；10、导水裂隙；11、垮落物；12、水位线。
具体实施方式
[0043]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0044]本专利技术的实施例提供了一种减少采空区矿井水污染的方法，减少采空区矿井水污染的方法包括：获取采空区的顶板的垮落带2的矿物成分和矿物分布，获取采空区的顶板的裂隙带3内的主含水层6的富水规律和水质特征：根据主含水层6的富水规律和水质特征，确定主含水层6的超前疏降工艺，以将主含水层6的水进行超前疏放：根据垮落带2的矿物成分和矿物分布，将主含水层6疏放出的水的至少部分和/或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减少采空区矿井水污染的方法，其特征在于，包括：获取采空区的顶板的垮落带的矿物成分和矿物分布，获取所述采空区的顶板的裂隙带内的主含水层的富水规律和水质特征：根据所述主含水层的富水规律和水质特征，确定所述主含水层的超前疏降工艺，以将所述主含水层的水进行超前疏放：根据所述垮落带的矿物成分和矿物分布，将所述主含水层疏放出的水的至少部分和/或矿井水引入至所述垮落带的岩石矿物处，以将所述垮落带的岩石矿物淹没至预设水位；在所述预设水位处设置所述采空区的密闭墙的返水管，以降低所述岩石矿物的氧化释放污染物。2.根据权利要求1所述的减少采空区矿井水污染的方法，其特征在于，获取采空区的顶板的垮落带的矿物成分和矿物分布，包括：对所述垮落带的地层中的硫含量C
s
进行分级；当C
s
≤1.0％时，判断所述垮落带的地层为低硫矿物地层；当C
s
>1.0％时，判断所述垮落带的地层为高硫矿物地层，并将所述高硫矿物地层确定为污染风险层位。3.根据权利要求1所述的减少采空区矿井水污染的方法，其特征在于，获取采空区的顶板的垮落带的矿物成分和矿物分布，包括：对所述垮落带的地层中的氟含量C
f
进行分级；当C
f
≤0.015％时，判断所述垮落带的地层为低氟矿物地层，当C
f
>0.015％时，判断所述垮落带的为高氟矿物地层，并将所述高氟矿物地层确定为污染风险层位。4.根据权利要求2或3所述的减少采空区矿井水污染的方法，其特征在于，将所述主含水层疏放出的水的至少部分和/或矿井水引入至所述垮落带的矿物处，包括：将所述主含水层放出的水的至少部分和/或所述矿井水引入至所述污染风险层位。5.根据权利要求4所述的减少采空区矿井水污染的方法，其特征在于，将所述主含水层放出的水的至少部分和/或所述矿井水引入至所述污染风险层位，包括：所述主含水层流出的水覆盖所述污染风险层位的矿物的高度为h，所述污染风险层位的矿物的高度为h0；其中，0....

【专利技术属性】
技术研发人员：潘金，郭洋楠，杨茂林，高振宇，李国庆，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司，
类型：发明
国别省市：