способ подземного складирования жидких отходов калийного производства

Формула изобретения

Способ подземного складирования жидких отходов калийного производства, включающий отбор и осветление жидких отходов, закачку их по вертикальным горным выработкам в подземное пространство до начала их фильтрации в водоносные горизонты, отличающийся тем, что складирование жидких насыщенных и ненасыщенных отходов осуществляют в горные выработки аварийно затопленного калийного или соляного рудника через вертикальные горные выработки, которые располагают преимущественно в точках, наиболее удаленных от места прорыва подземных вод в рудник и имеющих наименьший коэффициент фильтрации, при этом объем складирования ненасыщенных соляных жидких отходов определяют по величине допустимых оседаний земной поверхности, вызванных растворением солей в руднике в районе каждой вертикальной горной выработки, и по достижении ими предельно допустимых значений продолжают закачку или насыщенных жидких отходов, или ненасыщенных жидких отходов, которые предварительно насыщают твердыми солевыми отходами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к охране окружающей среды и касается подземного складирования жидких отходов калийного производства.

Известен способ складирования рассолов, включающий закачку рассолов через горные выработки в подземное пространство до прекращения растекания рассолов (а.с. 1435505, МКИ: В 65 G 5/00, опубл. в Б.И. N 41, 1988).

Однако и этот способ технологически сложен, т.к. предусматривает дополнительную подготовку коллектора и обязательный отвод воды из коллектора, т.е. экологически небезопасен.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ подземного захоронения жидких отходов, заключающийся в отборе жидких отходов, закачку их по вертикальным горным выработкам в подземное пространство до начала их фильтрации в водоносные горизонты, выпадение осадка, выщелачивание и растворение пород пласта (В.Д. Семенюк, В.П. Батюк, Н.П. Стасюк, В. Н. Евстратов. Складирование отходов химических производств. - Москва. - Химия. - 1983. - с. 101-106).

Однако этот способ недостаточно безопасен для условий аварийно затопленного калийного рудника.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении экологической и технологической безопасности складирования жидких отходов химических производств.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе подземного складирования жидких отходов калийного производства, включающем отбор и осветление жидких отходов, закачку их по вертикальным горным выработкам в подземное пространство до начала их фильтрации в водоносные горизонты, складирование жидких насыщенных и ненасыщенных отходов осуществляют в горные выработки аварийно затопленного калийного или соляного рудника через вертикальные горные выработки, которые располагают преимущественно в точках, наиболее удаленных от места прорыва подземных вод в рудник и имеющих наименьший коэффициент фильтрации, при этом объем складирования ненасыщенных соляных жидких отходов определяют по величине допустимых оседаний земной поверхности, вызываемых растворением солей в руднике в районе каждой вертикальной горной выработки, и по достижении предельно допустимых значений оседаний продолжают закачку насыщенных жидких отходов или ненасыщенных жидких отходов, которые предварительно насыщают твердыми солевыми отходами.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана схема участка подземного складирования жидких отходов калийного производства.

Пример конкретного выполнения способа описан для следующих условий.

Рабочие пласты шахтного поля аварийно затопленного калийного рудника залегают наклонно, стволы 1 расположены в центре шахтного поля на целике 2, участок 6, в котором произошло затопление, расположен в левой более глубокой части шахтного поля. На шахтном поле выделены участки с различными коэффициентами фильтрации: участок 3 имеет наименьший коэффициент фильтрации, участок 4 - средний, а участок 5 - наибольший.

Расчет подачи жидких отходов в рудник осуществляют с учетом следующих факторов: возможного фильтрационного расхода жидкости через район затопления рудника; гипсометрии рабочих пластов рудника, коэффициента фильтрации различных участков шахтного поля и объемов рассола, находящихся в этих участках, а также допустимых объемов растворения солей (выщелачивания) при подаче ненасыщенных жидких отходов.

С учетом этих факторов производят расчет процессов замещения рассолов затопленного рудника на жидкие отходы. Вначале рассматривают процесс закачки жидких отходов из наиболее удаленной от района затопления точки Т₁ (в рассматриваемом примере это наиболее удаленная точка шахтного поля, имеющая наименьшую глубину залегания рабочих пластов). По результатам расчета определяют зоны, в которых не произойдет замещение рассола. На фиг. 1 они обозначены пунктирными линиями. В этих зонах располагают дополнительные точки для подачи жидких отходов Т₂ и Т₃ и проводят расчеты процессов замещения рассолов из этих точек. В качестве дополнительной точки подачи жидких отходов могут быть использованы и стволы. На фиг. 1 показаны границы замещения: для точки Т₁ - показана линией 7, для точки Т₂ - линией 8, для точки Т₃ - линией 9, для точки подачи из стволов - линией 10, районы, в которых замещение может не произойти - 11.

После этого определяют объем подачи жидких отходов из каждой точки и из наблюдательных скважин, расположенных в районе зоны, через которую произошло затопление. Кроме того, производят расчет допустимых деформаций земной поверхности в районе каждой точки подачи жидких отходов.

Перед выбором месторасположения скважин для подачи жидких отходов оценивают объем воды (жидкости), находящейся в затопленном руднике, и коэффициенты фильтрации различных участков затопленного рудника. На основании этих данных производят расчет процесса замещения воды (жидкости) затопленного рудника на жидкие отходы при различном расположении скважин на шахтном поле затопленного рудника. Кроме того, в районе каждой скважины определяют допустимый объем выщелачивания. После этих расчетов выбирают месторасположение скважин для подачи жидких отходов, при котором объем замещения оказался наибольшим.

Размещение жидких отходов осуществляют следующим образом. В расчетных точках подачи жидких отходов проходят вертикальные горные выработки, например скважины. Первоначально бурят две скважины, по одной из них подают жидкие отходы, а по второй производят отбор проб жидкости из затопленного рудника. Вначале подают отходы, которые не насыщены солями. Ненасыщенные отходы растворяют соляные породы, увеличивая тем самым возможный объем подачи отходов. Допустимый объем растворения определяют расчетом по критерию возможного допустимого оседания земной поверхности от растворения солей, при этом осуществляют постоянный инструментальный контроль за оседаниями земной поверхности.

Если для замещения всего объема воды (жидкости) затопленного рудника необходимо более 2-х скважин, то при появлении жидких стоков у второй скважины начинают бурить третью скважину и т.д.

В течение всего периода подачи жидких отходов с помощью наблюдательных скважин H₁, H₂, H₃ определяют состав подземных вод и при появлении компонентов, характерных для жидких отходов, подачу прекращают через точки Т₁ и Т₂ при появлении рассолов в скважинах H₁ и H₂, а при появлении в H₃ прекращают подачу жидких отходов вообще.

Использование предлагаемого способа подземного складирования жидких отходов калийного производства в подземное пространство аварийно затопленного калийного рудника позволяет улучшить экологическую обстановку в районе производства калийных удобрений за счет исключения источника загрязнения природной среды при наименьших технологических затратах.