Способ складирования токсичных рассолов в условиях многолетней мерзлоты

) В 656 5/ АВТОРСКО ВИ ЬСТВУ ьский и вающей ват доб М По "хняк В СБельд й. М,: Недр ССР12.86(54) СПОСОБ СКЛ НЫХ РАССОЛОВ ЛЕТНЕЙ МЕРЗЛО (57) Изобретение о ны Окружающей ср АДИРОВАНИЯ В УСЛОВИЯХТЫтносится к обла еды и м б испо КСИЧ- НОГОЫ ти охра ЬЗОВдН лекторы вынного вреза метизаторы ые кол эроэи 12, ге 14, т след, естествен 1 О подошвы одный цели накопители осуществля риэонтае 9 и ниже, ледопоВажин 13Способ ся к охране окру- ения жидкими от- ПОЛЬЭОВдНО ДЛЯассолов в слобраю чение объема ПОЛНОГО ИС- коллекторов сичны аккумулируют токрхностных накоптовку массива естприлегающего кзакачки в вырабрт ителях ественгорной ку насыМЫИ ВОДОНОС- ф на нижнем 2, насосную омежуточный ающие сква- водоносного венные ород на щиновагорную верхнорассолы в естес олетнемерэлых и с повышенной тре ых разломах черебазиса эрозии и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ 1 КНТ СССР(7") Якутский научно-исследпроектный инстигут алмазнромын чвнности(53 622 692.24 (088 8)156) Пеомгков Р С., РомановМ.П. Технология добы"и сол1981, с. 223.Авторское свидетельствоГг 1435505, кл, В 65 б 5/00, 1 Изобретение относитжаюаей среды от загрязнх )дами, может быть исскладирования токсичных р Уиях многолетнеи мерзлоты.Цель изобретения - увелискладирования за счет болеепользования естественныхмноголетнемерзльх пород,На чертеже представлена схема складрования,Схема содержит дренируеный горизонт 1, забойный эумпдобычном горизонте карьераустановку 3, трубопровод 4, прзумпф 5, вертикальные поглощжины 6 и 7, кровлю первого для складирования токсичных рассолов (ТР) в условиях многолетней мерзлоты. Цель - увеличение объема складирования эа счет более полного использования естественных коллекторов многолетнемерзлых пород (ММП), Собирают и аккумулируют ТР в поверхностных накопителях, Производят подготовку массива естественного коллектора ММП, прилегающего к горной выработке, путем закачки в выработки насыщенных рассолов, Закачивают ТР в естественные коллекторы ММП на участках массива с повышенной трещиноватостью в глубинных разломах через горную выработку ниже базиса эрозии поверхности до прекращения растекания ТР в массиве после их замерзания. Разбавляют дополнительный объем ТР до минерализации 30-200 г/л и закачивают его в глинистые герметичные коллекторы, расположенные выше базиса эрозии. 1 ил 1 табл Собирают и рассолы в пове Производят подго ного коллектора,выработке, путем щенных рассолов ЗэкачиВдют коллекторы мног участках массива тостью в глубинн выработку нижести до прекращения растекания рассолов в массиве после их замерзания, Разбавляют дополнительный объем рассолов до минерализации 30 200 г/л и эакачивают его в ,г ,. етые ерметичные коллекторы, распо,. : енн,е выше базиса эрозии.,Для предотвращения разрушения ледопородных целиков закачиваемые рассолы :,а бавляют до минерализации 30-200 г/л, при которой температура их замерзания становится равной температуре криогенноаюоморфной толщи, Однако в процессе длительного хранения жидких отходов наблюдающееся потепление климата может привести к повышению температуры криогенно-автоморфной толщи, что резко снизит гидроиэоляционные свойства ледопородного целика. Для недопущения неконролируемого выхода минералиэованных вод в результате растепления криогенно-ав-аморфной толщи их закачку ведув глинигые коллекторы.Взаимодействие фильтрующихся рас- .;лэв с глинистыми породами, обладающими дефицигом влажности, создает условия .",ля локальной миграции влаги только в пределах обеэвоженных при промерзании пород Вызывающие набухание рассолы теряют подвижность, становясь экологически безопасны ми.П р и м е р, Для технологических испытаний способа складирования токсичных рассолов в естественные коллекторы многолетнемерзлых пород в районе одного из : арьеров создан опытный полигон, располагающийся на водоразделительном участке, сложенном карбонатно-терригенными отложениями,Место расположения участка закачки выбрано в зоне проявления тектонически ослабленной зоны западно-северо-западного простирания, Общее падение пород осадочноо комплекса составляет 3 - 5 на северо-запад от карьера, Высотная абсолютная отметка площади (+440 м) участка на 100-120 м выше долин водотоков района месторождения (+300 м), Подошва многолетнемерзлых пород располагается непосредственно над верхнекембрийским водоносным горизонтом,Сбор токсичных рассолов из дренируемого водоносного горизонта 1 осуществляется в забойном зумпфе 2 на нижнем добычном горизонте карьера, Затем, рассолы полустационарной насосной установкой 3 перекачивались по трубопроводу 4 в промежуточный эумпф 5 (обеспечивающий их аккумуляцию, грубую очистку от механических частиц путем отстаивания) и транспоргировались по трубопроводу к участку50 55 5 10 15 20 25 30 35 40 45 складирования в естественные коллекторы многолетнемерзлых пород, На участке складирования дренажных рассолов с поверхности водораздельного участка (а.о, + 440 м) пройдены вертикальные поглощающие скважины 6, 7 до отметки выше кровли первого водоносного горизонта 8 (а.о, + 150 м), вскрывающие соответственно естественные коллекторы выше (9) и ниже (10) подошвы эрозионного вреза 11 (а.о, 310 м),Подготовка прискважинного массива осуществляется закачкой в поглощающие скважины небольших порции рассолов, вследствие чего за счет выщелачивания льда в прискважинной зоне приемистость скважин значительно увеличивается,Вначале осуществляют закачку рассолов через поглощающие скважины в коллекторы, залегающие ниже эроэионного вреза, Закачиваемые рассолы, растекаясь по локальным пустотам, в конечном счете замерзли. Исходная минерализация закачиваемых рассолов составляет в среднем 230 г/л. Общий объем заскладированных в эти коллекторы рассолов превышает 700 тыс. м, Для возможности складировазния токсичных рассолов в естественные коллекторы выше эрозионного вреза на участке подземного захоронения пробурено 5 скважин глубиной 60 - 80 м, вскрывших коллекторы на глубинах 20 - 60 м,Для оценки герметичности коллекторов выше эрозионного вреза затрубное пространство поглощающей и наблюдательных скважин 6 изолировавалось,их устья оборудовались герметизаторами 13, обеспечивающими возможность проведения замеров изменения газового давления в коллекторах. Для стабилизации давления все скважины герметизируют и выдерживают загерметизированными до полного выравнивания давления в коллекторе, В верхней части коллекторы эрозионной эоны 9 перекрыты ледопородным целиком (криогенноавтоморфной толщей) 13 мощностью 18 - 30 м,Глинистые коллекторы, сформированные в условиях морозного иссушения, характеризуются средним дефицитомвлажности по лабораторным исследованиям, равным 27,6 , Результаты насыщения рассолами мергеля представлены в таблице,Время полной стабилизации давления 5 сут, После стабилизации давления в коллектор производят нагнетание атмосферного воздуха в количестве, обеспечивающем повышение газового давления в подземном резервуаре до максимального атмосферного, установленного по режимным наблюде 16452055 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ниям (99000 Па). Температура нагнетаемого воздуха поддерживается близкой к температуре многолетнемерзлых пород выше э оэионного вреза (-3 - -4 С),В качестве нагнетательного оборудован я используют компрессор НВ -10 (15). Продолжительность нагнетания с расходом 5 )О м /ч составляет 12 сут.После окончания нагнетания воздуха поглощающая скважина герметиэируется и "ооизводятся наблюдения эа перераспределением давления в пласте по наблюдатгльь ым скважинам. Полное выравнивание и:, зытьчного давления в резервуаре наступило через 1 сут, Наблюдения эа стабильностью избыгочного давления проводят в течение 10 сут, За этот период падения гаоаогдавления в пласте на отмечалось, что сьидетельст; ует о . ерметичности испытуемого оллектора. В качестве измерительных приборов испогьювались высокоточные, ланоме;ры ММН(5) - 1,0 (15), обеспечивающи -очность измерения 2 Па.П; ле оценки герметичности подземногп резервуара в летний сезон производится ;акачка оаэбавленных поверхностными водами в карьере рассолов с минерализацией 50 гл в свободную емкость подземного резервуара выше подошвы эрозионногс вреза через поглощающую вертикальную скважину 6При закачке рассолов происходит их погло,цение путем набухания мергелей, Только за счет набухания в них заскладировано около 100 тыс, м оассолов. Всего было закачано 260 тыс, м дренажных вод.зГ 1 о лабораторным данным и результатам полевых работ установлено снижение минералиэации эакачиваемых рассолов при взаимодействии с обменным комплексом глинистых пород, Так, профильтровавшиеся через мергсль С 1 - Ма карьерные рассолы снизили общую минерализацию почти на треть. При вскрытии техногенного гидрогалинного талика в процессе закачки минерализация фильтрующихся рассолов не превышает 30-40 г/л, с уменьшением на периферии гидрогалинного талика в зоне фазового г ерехода воды в лед до 25 г/л.Снижение минепалиэации фильтрующихся в пласте минерализованных вод при взаимодействии их с глинистыми породами приводит к тому, что фильтрация через 4 месяца после окончания закачки прекратилась, прекратилось их растекание, они замерзли.С целью изучения процесса фильтрации рассолов в коллекторах многолетнемерзлых пород на опытном полигоне пробурено дополнительно 24 скважины глубиной от 20- 60 м и проведен комплекс площадной электрораэведки с применением методов СЭП и ВЭЗ, На основании этих данных подтверждено, что сформированный техногенный талик полностью превратился в соленый лед.Маршрутными гидрохимическими опробованиями поверхностных вод района присутствие солей закаченных дренажных вод не выявлено, что свидетельствует о гидро- изоляционной надежности криогенно-автоморфной толщи,Применение предлагаемого способа позволяет увеличить объемы складирования токсичных рассолов, полностью исключить затраты, связанные с сооружением бессточных накопителей минерализованных вод, Сокращение объемов строительных работ позволяет также сократить площадь землепользования, а исключение большего объема энергоемких горных работ - улучшить условия труда и техники безопасности,Формула изобретенияСпособ складирования токсичных рассолов в условиях многолетней мерзлоты, включающий сбор и аккумуляцию рассолов в поверхностных накопителях, подготовку массива естественного коллектора, прилегающего к горной выработке, закачку рассолов в естественные коллекторы многолетнемерзлых пород на участках массива с повышенной трещиноватостью в глубинных разломах через горную выработку ниже базиса эрозии поверхности до прекращения растекания рассолов в массиве после их замерзания, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения объема складирования за счет более полного использования естесственных коллекторов многолетнемерзлых пород, осуществляют дополнительно закачку рассолов в глинистые герметичные коллекторы, расположенные выше базиса эрозии, причем рассолы перед закачкой разбавляют до минерализации 30-200 г/л..Заказ 1318 Тираж 472 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5