RU2171379C1 - Method of underground storage of liquid wastes of potassium production - Google Patents

Abstract

FIELD: environmental control, methods of underground storage of liquid wastes of potassium production and improvement of ecological conditions in regions of production of potassium fertilizers due to exclusion of sources of pollution of natural environment. SUBSTANCE: method includes withdrawn and classification of liquid wastes, their pumping to underground space up to beginning of their filtration to water-bearing horizons. Liquid saturated and unsaturated wastes are stored into mine working of accidentally flooded potassium or slat mines through vertical mine workings which are located mainly in points most distant from point of inrush of underground waters into mine and having lowest coefficient of filtration. Volume of storage of unsaturated salt liquid wastes is determined by permissible settling of ground surface resulted from dissolving of salts in mine in region of each vertical working, and if they reach the permissible values, saturated liquid wastes are further injected or unsaturated liquid wastes are injected which are preliminarily saturated with solid salt wastes. EFFECT: higher ecological and technological safety of storage of liquid wastes of chemical production. 1 dwg

Description

Изобретение относится к охране окружающей среды и касается подземного складирования жидких отходов калийного производства. The invention relates to environmental protection and for underground storage of liquid potash waste.

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). A known method of storing brines, including the injection of brines through the mine into the underground space until the cessation of the spreading of brines (AS 1435505, MKI: 65 G 5/00, published in B.I. 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. However, this method is technologically complicated, because provides for additional preparation of the collector and the mandatory drainage of water from the collector, i.e. environmentally unsafe.

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). Closest to the proposed technical solution is a method of underground disposal of liquid waste, which consists in the selection of liquid waste, pumping them through vertical mine workings into the underground space before they begin to filter into aquifers, sedimentation, leaching and dissolution of the formation rocks (V.D.Semenyuk , V.P. Batyuk, N.P. Stasyuk, V.N. Evstratov, Warehousing of chemical industry wastes. - Moscow. - Chemistry. - 1983. - pp. 101-106).

Однако этот способ недостаточно безопасен для условий аварийно затопленного калийного рудника. However, this method is not safe enough for the conditions of an accidentally flooded potash mine.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении экологической и технологической безопасности складирования жидких отходов химических производств. The technical result of the invention is to improve the environmental and technological safety of the storage of liquid waste from chemical industries.

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. The specified technical result is achieved by the fact that in the method of underground storage of liquid waste of potash production, including the selection and clarification of liquid waste, pumping them through vertical mine workings into the underground space before they begin to filter into aquifers, the storage of liquid saturated and unsaturated waste is carried out in the mine workings accidentally flooded potash or salt mine through vertical mine workings, which are located mainly at the points farthest from places of groundwater breakthrough into the mine and having the lowest filtration coefficient, while the storage volume of unsaturated salt liquid waste is determined by the value of the permissible subsidence of the earth's surface caused by the dissolution of salts in the mine in the area of each vertical mine working, and after reaching the maximum permissible sedimentation values, they continue to pump saturated liquid waste or unsaturated liquid waste that is pre-saturated with solid saline waste.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана схема участка подземного складирования жидких отходов калийного производства. The invention is illustrated by the drawing, which shows a diagram of a site for underground storage of liquid potash waste.

Пример конкретного выполнения способа описан для следующих условий. An example of a specific implementation of the method is described for the following conditions.

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. The working strata of the mine field of the accidentally flooded potash mine lie obliquely, the shafts 1 are located in the center of the mine field at the rear 2, section 6, in which the flooding occurred, is located in the left deeper part of the mine field. Sites with different filtration coefficients are highlighted on the mine field: section 3 has the lowest filtration coefficient, section 4 is the middle, and section 5 is the largest.

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. Calculation of the supply of liquid waste to the mine is carried out taking into account the following factors: a possible filtration flow of liquid through the area of the mine flooding; hypsometry of the working strata of the mine, the filtration coefficient of various sections of the mine field and the volumes of brine located in these areas, as well as the allowable volumes of dissolution of salts (leaching) when unsaturated liquid waste is fed.

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.Given these factors, the processes of replacing brines of a flooded mine with liquid waste are calculated. Initially, they consider the process of pumping liquid waste from the point T ₁ farthest from the flooding area (in this example, this is the farthest point in the mine field, which has the smallest depth of the working seams). Based on the calculation results, zones in which brine replacement will not occur are determined. In FIG. 1 they are indicated by dashed lines. In these zones, additional points for the supply of liquid waste T ₂ and T _{3 are located} and calculations of the replacement processes of brines from these points are carried out. Trunks can also be used as an additional supply point for liquid waste. In FIG. Figure 1 shows the boundaries of substitution: for point T ₁ - shown by line 7, for point T ₂ - line 8, for point T ₃ - line 9, for the point of delivery from the trunks - line 10, areas in which substitution may not occur - 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. After that, the volume of supply of liquid waste from each point and from observation wells located in the region of the zone through which the flooding occurred is determined. In addition, they calculate the allowable deformations of the earth's surface in the area of each point of supply of liquid waste.

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. Before choosing the location of wells for supplying liquid waste, the volume of water (liquid) in the flooded mine and the filtration coefficients of various sections of the flooded mine are estimated. Based on these data, the process of replacing the water (liquid) of the flooded mine with liquid waste is calculated at different locations of wells in the mine field of the flooded mine. In addition, in the area of each well, the allowable leaching volume is determined. After these calculations, choose the location of the wells for the supply of liquid waste, at which the volume of substitution was the greatest.

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. The placement of liquid waste is as follows. At the calculated points for the supply of liquid waste, vertical mine workings, for example, wells, pass. Initially, two wells are drilled, liquid waste is supplied from one of them, and liquid samples from the flooded mine are taken from the second. First, waste that is not saturated with salts is fed. Unsaturated waste dissolves salt, thereby increasing the possible volume of waste feed. The permissible volume of dissolution is determined by calculation according to the criterion of possible permissible subsidence of the earth's surface from the dissolution of salts, while constant instrumentation monitoring of subsidence of the earth's surface is carried out.

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. If more than 2 wells are needed to replace the entire volume of water (liquid) of a flooded mine, then when a third effluent appears, a third well begins to be drilled, etc.

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.During the entire period of supply of liquid waste using observation wells H ₁ , H ₂ , H ₃ determine the composition of groundwater and when components that are characteristic of liquid waste appear, the flow is stopped through points T ₁ and T ₂ when brines appear in wells H ₁ and H ₂ , and when it appears in H ₃ stop the flow of liquid waste in general.

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. Using the proposed method for underground storage of liquid potash waste in the underground space of an accidentally flooded potash mine allows improving the environmental situation in the area of potash fertilizer production by eliminating the source of environmental pollution at the lowest technological cost.

Claims (1)

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. A method of underground storage of liquid potash waste, including the selection and clarification of liquid waste, pumping them through vertical mine openings into the underground space before they begin to filter into aquifers, characterized in that the storage of liquid saturated and unsaturated wastes is carried out in the mine workings of an accidentally flooded potash or salt mine through vertical mine workings, which are located mainly at the points farthest from the groundwater breakthrough into the ore IR and having the lowest filtration coefficient, while the storage volume of unsaturated salt liquid waste is determined by the value of the permissible subsidence of the earth's surface caused by the dissolution of salts in the mine in the area of each vertical mine, and when they reach the maximum permissible values, they continue to pump or saturated liquid waste, or unsaturated liquid waste that is pre-saturated with solid salt waste.