[发明专利]含铁污水回灌采煤破坏地层的保/净水方法

说明书

本发明公开了一种含铁污水回灌采煤破坏地层的保/净水方法，分别在采区边界和中部对应地表施工含铁污水回灌钻孔和含氧水/弱碱水回灌钻孔，利用含铁污水中铁质成分与含氧水/弱碱水氧化反应生成的Fe(OH)₃絮凝沉淀物，对采动裂隙进行有效封堵。生成的Fe(OH)₃絮凝物能在回灌钻孔终孔附近一定范围内逐步沉淀形成铁质活性滤膜，对铁或亚铁离子的氧化反应起到催化剂作用，有效保证除铁效果。在井下采空区地势低洼处对涌出水资源进行铁质成分测试；若铁质成分仍然超标，则将井下涌水通过管路输送至地势相对较高处，利用井下仰斜施工钻孔重新回灌至地层含水层中继续进行氧化反应和除铁；而若井下涌水铁质成分未超标，则直接输送至其它采区或地面复用。

技术领域

本发明涉及一种水资源保护与净化方法，尤其是一种适用于煤矿区地层含水层修复与水资源保护领域中的含铁污水回灌采煤破坏地层的保/净水方法。

背景技术

煤炭地下开采将引起上覆岩层的移动与破坏，从而在覆岩中形成采动裂隙；覆岩采动裂隙产生既为区域水资源流失提供了通道，同时也成为矿区生态环境损伤的地质根源。因此，如何控制采动覆岩导水裂隙的发育、封闭地下含水层水资源的漏失通道，从而改善和保护煤矿区的生态环境，是目前大多数煤矿区面临的重大技术难题。

另一方面，煤矿区及其周边城镇居民的日常生活和工业生产会产生大量的污水，这些污水中通常会含有超标的铁质成分，除铁成为这些污水人工净化处理的必要工序。已有成熟的除铁做法是将含铁污水统一输送至污水处理厂，通过人工添加药剂经由曝气、氧化反应、沉淀过滤等流程，促使污水中的铁质成分因化学反应作用而形成Fe(OH)₃并絮凝沉淀，最终完成污水的除铁。

受此启发，若能将上述含铁污水的除铁过程转移至采动破坏岩体的裂隙中，则除铁形成的Fe(OH)₃絮凝沉淀物将能对采动裂隙进行有效封堵，如此既可有效隔绝地层含水层的水漏失通道，又能对含铁污水进行有效的除铁净化，达到煤矿区保水采煤和污水自然净化的目的。因此，有必要基于采动覆岩导水裂隙的发育范围和分布特征，开展含铁污水回灌采煤破坏地层的保/净水方法的专门设计。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种含铁污水回灌采煤破坏地层的保/净水方法，通过地面钻孔将含铁污水和含氧水/弱碱水回灌至采煤破坏的地层含水层中，利用含铁污水中铁质成分氧化反应生成的Fe(OH)₃絮凝沉淀物对采动裂隙进行封堵，从而隔绝地层含水层水漏失通道，并有效削减含铁污水的铁质成分，最终达到煤矿区地下水资源保护与含铁污水的除铁净化作用。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种含铁污水回灌采煤破坏地层的保/净水方法，根据采动覆岩导水裂隙的发育特征和分布范围，分别在采区边界和中部对应地表施工含铁污水回灌钻孔和含氧水/弱碱水回灌钻孔，利用含铁污水中铁质成分与含氧水/弱碱水氧化反应生成的Fe(OH)₃絮凝沉淀物，对采动裂隙进行有效封堵。生成的Fe(OH)₃絮凝物能在回灌钻孔终孔附近一定范围内逐步沉淀形成铁质活性滤膜，对铁(或亚铁)离子的氧化反应起到催化剂作用，有效保证除铁效果。同时，在井下采空区地势低洼处对涌出水资源进行铁质成分测试；若铁质成分仍然超标，则将井下涌水通过管路输送至地势相对较高处，利用井下仰斜施工钻孔重新回灌至地层含水层中继续进行氧化反应和除铁；而若井下涌水铁质成分未超标，则直接输送至其它采区或地面复用。

具体包括以下步骤：

a.根据覆岩导水裂隙带高度和地质钻孔柱状判断地层含水层受采动破坏的采煤区域。若导水裂隙带高度范围内存在含水层，则对应区域导水裂隙带已沟通含水层，需要布置相应的回灌钻孔；若导水裂隙带高度范围内不存在含水层，则无需施工回灌钻孔。