Способ подземного складирования жидких отходов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .РЕСПУБЛИК В 6565/О ЕТЕНИ ПАТЕНТУ следовательскии и лмазодобывающей ердюков и А,Т,С следовательски мазодобываю ачка промысловых вные и поглощаюдра, 1971, с,176, ство СССР 00, 1988. Авторское свидетел1435505, кл. В 65 6 5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(21/) 4 (23) 1 (46) 3 (71) Я проек пр мь (72 А ло ан (73 Я проек 758537/033,11.890,08,93. Бюл. Мв 32кутский научно-истный институт ашленностиМ.Порохняк, А,Л.Совкутский научно-истный институт а прмышленности(56) Миронов Е.А. Заксточных вод в продуктище горизонты. - М Не Изобретение относится к охране окружаощей среды от загрязнения жидкими отхоДами горных, химических и других производств и может быть использовано для складирования дренажных рассолов.Целью изобретения является снижение зат 1 рат на складирование за счет прогрессирующего повышения приемистости горной выработки,На фиг.1 приведена схема реализации предлагаемого способа; на фиг,2 - динамика выщелачивания наиболее распространенных галогенных пород в зависимости от концент-.рации жидких отходов М; на фиг.3 - зависимость относительного объема выщелачивания 00 от концентрации жидких отходов М; на фиг.4 - зависимость относительного обьема растворения галогенных пород Оо от темпе-. о Б 2 1838214 АЗ 2(54) СПОСОБ ПОДЗЕМНОГО СКЛАДИРОВАНИЯ ЖИДКИХ ОТХОДОВ(57) Изобретение касается подземного складирования жидкИх отходов производств. Способ включает отбор и аккумуляцию жидких отходов в поверхностных накопителях закачкой их через горную выработку. Отличается тем, что жидкие отходы закачивают в малопроницаемые породы, химически растворимые в складируемых отходах и залегающие в смежной области с водоносным горизонтом, При закачке осуществляют циклическое изменение давления, обрушают разделяющий горные породы слой и вытесняют закэчиваемые отходы в водоносный горизонт. 5 ил. ратуры ТС жидких отходов (дренажных рассолов) (при концентрации 150 г/л и времени растворения 50 ч); на фиг.5 - показана динамика радиуса й 4 расширяющейся камеры,Подземное складирование жидких отходов по предлагаемому способу производится следующим образом.В зоне производственной деятельности (нап ример, горнодобывающего п редп риятия) осуществляют сбор и аккумуляцию жидких отходов в поверхностных накопителях 1. Затем ведут закачку их в хорошорастворимые непроницаемые породы 2, смежные с поглощающим водоносным горизонтом 3, через горную выработку 4.Под хорошорастворимыми непроницаемыми,. породами понимаются высокольдистые тложения, а также породы, формирующиесярна конечных стадиях галогенеза - хлориды и сульфаты натрия и калия, отложения, представленные высоким содержанием таких минералов, как галит, сильвин, карналлит, полигалит, тенардит, мирабилит, гипс, глауберит, сода и др. При закачке жидких отходов происходит выщелачивание хорошорастворймых пород и формирование в них каверны (5).Из фиг.2 и 3 видно, что скорость и объемы растворения галогенных пород практически не зависят в диапазоне 50 - 150 г/л от .концентрации солей жидких отходов.В процессе закачки циклически изменяют давление в формирующейся каверне. Циклические нагрузки приводят к росту трещиноватости в потолочине 7, представленной разделяющим слоем. При достижении критических перепадов давлений происходит прорыв пластовых вод в каверну., т.е,5 10 15 20 обрушение пород и создание прямой гидравлической связи между каверной и поглощающим водоносным горизонтом. Всформированную камеру обрушаются закольматированные породы б прискважинной зоны и непроницаемого разделяющегослоя между емкостью и поглощающимиколлекторами). Тем самым производитсяувеличение эффективности радиуса скважины, что ведет к увеличению приемистости 30выработки,Для повышения эффективности разрушения разделяющего слоя, представленного,как правило, глинистыми породамии выщелачивания хорошорастворимых пород, жидкие отходы в накопителе или притранспортировании 8,охлаждаются (нагреваются) атмосферным воздухом. При замачивании пресными и слабоминерализованнымиотходами снижение прочностных свойств 40разделяющего слоя достигается за счет расклинивающего воздействия тонких пленокводьь Закачка отходов, отличающихся с массивом температурой, приводит из-за резкогоразличия в коэффициентах теплового расширения слагающих их минералов к значительным и неравномерным объемнымнапряжениям;Понижение температуры приводит кснижению гидратированности ионов раствора, в связи с чем возрастают силы электростатического взаимодействия этих ионовсо свободными зарядами глинистых минералов. Коэффициенты ионной диффузии засчет этого фактора возрастают на порядок и 55более, увеличивая глубину проникновения вмассив и гидрохимическую изменчивостьраствора. Поэтому в раздельном слое возникают неравномерные объемные осмотические напряжения, Положительное следствие понижения температуры ограничивается точкой эвтектики одной из наиболее распространенных в жидких отходах соли - хлористого натрия (тз =-20 С). При дальнейшем охлаждении в растворе образуются кристаллогидраты, лед и т.презко снижающие коэффициенты диффузии ионов, их агрессивность.П р и м е р. Способ осуществлен на одном из алмазных месторождений Западной Якутии, гидрогеологические условия которого характеризуются наличием в разрезе напорного водоносного комплекса, залегающего в интервале глубин 300 - 500 м, имеющего среднюю мощность 180 м, .водопроводимость 70 м/сут. Горизонт содержит сероводородные хлор-натриевые воды минерализацией до 120 г/л. Жидкие отходы представляют собой дренажные рассолы, сброс которых в речную сеть недо-, пустим вследствие их высокой токсичности и минерализации, Дренажные рассолы имеют хлоридно-натриевый состав; значительно загрязнены соединениями железа и нефтеп родуктами.Верхним водоупором комплекса служат многолетнемерзлые породы, имеющие мощность до 350 м, Нижним водоупором горизонта является толще карбонатно-гало- генных отложений, мощностью 400 - 450 м. Установлено, что в районе месторождения нет других водоносных горизонтов, способных принять необходимый объем дренажных рассолов,Производят сбор дренажных рассолов посредством дренажных скважин и открытого карьерного водоотлива. Дренажные рассолы подаются по водоводу в районе закачки и складируются во временном накопителе-отстойнике, где частично освобождаются от механических взвесей и дегазируются,Проходят вертикальные скважины, забой которых вскрывает галогенные породы ниже водоносного комплекса на глубину до 65 м. Скважины оборудуют фильтратами в интервале галогенных пород и поглощающих коллекторов. Внутрь фильтровых труб опускают водоподающую колонну, по которой из накопителя подают дренажные рассолы, Рассолы, поднимаясь по затрубному пространству, взаимодействуют с солями, растворяя их.Подготовительный размыв осуществляют при подаче рассолов 5-15 м /ч с постезпенным наращиванием расхода. При этом давление на,устье скважины поддерживается в интервале 15 - 20 атм. При закачке отходов в подошве водоносного горизонта образуется камера, ра 1838214деус которой постоянно увеличивается (фиг,5).По мере увеличения объема камеры пер одически производят резкие сбросы и и дъемы давления жидкости Рпр) в скважин и камере, вследствие чего горные пород, залегающие над кровлей емкости, о рушаются, Предельный напор, при которрм происходит прорыв воды в каверну, рассчитывают по формуле 10= - (у+ П 3 го ЕЯ фпах е С и ргп - сцепление и угол внутреннегоения;е - коэффициент бокового давления;у И у о - объемные веса породы и воды;Ь - диаметр каверны;в - мощность водоупорных пород длянашего случая р = 12 15 кг/см25 В результате обрушения плошадь кон,такта рассолов и водоносного горизонтаувеличивается.и рассолы перетекают в водсносн ый горизонтДля более интенсивного выщелачивания солей температура эакачиваемых рассОлов изменялась посезонно. В летнийпериод времени за счет нагревания рассо, лв атмосферным. теплом при транспортиров 4 йии по водоводу рассолы имеют 3течпературу выше+5 С, а в зимний периодвремени рассолы охлаждены до температурь нижеС,За счет замочки рассолами с разнойтечпературой в выщелачиваемой емкости 4помимо растворения солей происходит температурное разрушение, образуются микротрещины, что ведет к интенсификацииполезного объема камеры и самообрушени,ю пород. 4При осуществлении предлагаемого спосора диаметр камеры достигает 100 - 150 м,Пресле обрушения в нее пород разделяющего слоя и соединения ее с поглощающим коллектором эффективный радиус выработки возрастает до 25 - 40 м, т.е, увеличиваетсяпо сравнению с исходным в 10 - 1 О раз.(Эффективный радиус скважины (диаметрбурения 152 мм) в условиях алмазных месторождений Западной Якутии составляет105 - 10 м), Приемистость выработки приэтом возрастает пропорционально натуральному логарифму отношения эффективных радиусов, т.е, в 15 - 25 раэ, Поэтому однавыработка может заменить систему стандартных поглощающих скважин.Для контроля процесса захоронения ведут наблюдения за расходами поглощения,давлением на устье выработки. Для контроляразмеров камеры периодически проводятакустический каротаж, гдирохимические игидродинамические исследования в выработке, При достижении выработкой высоты более 1/3 начальной глубины скважиныобрушение и выщелачивание прекращают,чтобы избежать просадок земной поверхности.Формула изобретения1, Способ подземного складированияжидких отходов производства, включающийотбор и аккумуляцию жидких отходов в поверхностных накопителях, закачку их черезгорную выработку в массив горных пород срастворением последних и образованиемполости,отлича ющийся тем,что,сцелью снижения затрат на складированиеза счет прогрессирующего повышения приемистости горной выработки и от растворения при наличии смежного с массивом .горных пород водоносного горизонта, жидкие отходы закачивают в малопроницаемыепороды, химически растворимые в складируемых отходах, смежные с водоносным горизонтом, причем при закачке производят.циклическое изменение давления, обрушаютразделяющий горные породы слой и вытесняют закачиваемые отходы в водоносный горизонт,2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что жидкие отходы закачивают посезонно с положительной и отрицательнойтемпературой.1838214 0 10 ГОДМ оставитель А.Поро ехред М,Моргентал Корректор И,Ш дакто аказ 2895, Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводствен ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10