[發明專利]含鐵污水回灌采煤破壞地層的保/凈水方法

有效

• 申請號: 201711361327.1
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN108104766B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 鞠金峰;李全生;許家林
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21B33/138
• 分類號: E21B33/138;E21F16/00;C02F1/72
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張婷婷

1.一種含鐵污水回灌采煤破壞地層的保/凈水方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

a．根據覆巖導水裂隙帶高度和地質鉆孔柱狀判斷地層含水層受采動破壞的采煤區域；

b．在導水裂隙帶溝通地層含水層的開采區域對應地表進行含鐵污水回灌鉆孔和含氧水/弱堿水回灌鉆孔的施工，將含鐵污水和含氧水/弱堿水回灌至導水裂隙帶溝通地層含水層中，含鐵污水中的鐵質成分與含氧水/弱堿水氧化反應生成Fe(OH)₃絮凝沉淀物，封堵采動裂隙，阻隔含水層的水漏失通道，削減含鐵污水的鐵質成分；

c．在井下采空區對應地勢低洼處布置排水管路，并對采空區排水進行鐵質成分測試，根據采空區排水中的鐵質成分含量考慮是否重新回灌或直接復用。

2.根據權利要求1所述的含鐵污水回灌采煤破壞地層的保/凈水方法，其特征在于：步驟a中，若導水裂隙帶高度范圍內存在含水層，則對應區域導水裂隙帶已溝通含水層，需要布置相應的含鐵污水回灌鉆孔和含氧水/弱堿水回灌鉆孔；若導水裂隙帶高度范圍內不存在含水層，則無需施工回灌鉆孔；

所述導水裂隙帶高度通過包括鉆孔沖洗液漏失量法在內的現場實測方法進行工程探測，或利用包括基于關鍵層位置的導水裂隙帶高度的預計方法在內的理論計算方法進行判斷。

3.根據權利要求1所述的含鐵污水回灌采煤破壞地層的保/凈水方法，其特征在于：步驟b中，所述含鐵污水回灌鉆孔布置于采區邊界外側位置和采區中央，其中布置于采區邊界外側的鉆孔位于導水裂隙帶側向發育邊界之外，距離采區邊界30-40m。

4.根據權利要求1所述的含鐵污水回灌采煤破壞地層的保/凈水方法，其特征在于：步驟b中，所述含氧水/弱堿水回灌鉆孔布置于采區邊界內側位置，距離開采邊界10-20m，分別沿開采區域的走向或傾向上設置。

5.根據權利要求1所述的含鐵污水回灌采煤破壞地層的保/凈水方法，其特征在于：所述含鐵污水回灌鉆孔和含氧水/弱堿水回灌鉆孔沿采區走向和傾向方向的中軸面對稱設置。

6.根據權利要求1或5所述的含鐵污水回灌采煤破壞地層的保/凈水方法，其特征在于：所述導水裂隙帶溝通地層含水層的開采區域的走向或傾向尺寸大于1000m時，沿開采區域的走向或傾向間隔1000m布置所述含鐵污水回灌鉆孔和含氧水/弱堿水回灌鉆孔。

7.根據權利要求1所述的含鐵污水回灌采煤破壞地層的保/凈水方法，其特征在于：步驟b中，所述地表含鐵污水回灌鉆孔和含氧水/弱堿水回灌鉆孔的施工方法為：鉆孔施工時以120-140mm的直徑開孔，鉆進至受采動破壞的所述導水裂隙帶溝通的地層含水層的頂界面以下，鉆孔終孔與所述導水裂隙帶溝通的地層含水層的頂界面之間的距離不低于所述導水裂隙帶溝通的地層含水層的厚度的0.3-0.5倍。

8.根據權利要求1所述的含鐵污水回灌采煤破壞地層的保/凈水方法，其特征在于：地表至所述導水裂隙帶溝通的地層含水層的頂界面以下10m范圍內采用套管護孔，所述導水裂隙帶溝通的地層含水層內的鉆孔采用花管護孔；鉆孔施工后，在孔口上覆蓋封閉蓋板，所述封閉蓋板上連接有輸水管路。

9.根據權利要求1所述的含鐵污水回灌采煤破壞地層的保/凈水方法，其特征在于：步驟c中，在井下采空區地勢低洼處對涌出水資源進行鐵質成分測試，

若鐵質成分超標，則將井下涌水通過管路輸送至地勢相對較高處，利用井下仰斜施工回灌鉆孔重新回灌至導水裂隙帶溝通的含水層中繼續進行氧化反應和除鐵凈化；

若井下涌水鐵質成分未超標，則直接輸送至其它采區或地面復用。

10.根據權利要求9所述的含鐵污水回灌采煤破壞地層的保/凈水方法，其特征在于：所述井下仰斜施工回灌鉆孔的終孔位置達到所述導水裂隙帶溝通的地層含水層底界面以上5-10m，終孔位置距離開采邊界的水平距離為10-20m，且處于開采邊界內側；所述井下仰斜施工回灌鉆孔在未受采動裂隙破壞段采用套管護孔，在進入導水裂隙帶范圍內采用花管護孔。