ПОДЗЕМНЫЙ ВОДОСБОРНЫЙ РЕЗЕРВУАР УГОЛЬНОГО РАЗРЕЗА Российский патент 2017 года по МПК E21F17/16 C02F1/00 B65G5/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к резервуару, в частности к подземному водосборному резервуару угольного разреза.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В процессе угледобычи в угольном разрезе необходимо выкачивать и отводить большие объемы воды с целью обеспечения бесперебойной угледобычи. В настоящее время выкачивание и отведение воды угольных разрезов производятся, главным образом, путем отведения воды, что приводит к бесполезному расходу большого количества водных ресурсов. Кроме того, подземный водосборный резервуар для хранения откачанной и отведенной воды угольного разреза отличается от обычного резервуара. Для него необходимо не только подземное пространство, сооруженное для хранения воды, но также необходимо наличие функции фильтрации и очистки, таким образом обеспечивая фильтрацию и очистку загрязненных водных ресурсов в процессе угледобычи.

Однако известные из уровня техники подземные водосборные резервуары не удовлетворяют требованиям по фильтрации и очистке загрязненных водных ресурсов, в связи с чем водные ресурсы, загрязненные во время угледобычи, отводятся напрямую или хранятся без очистной обработки, что приводит к серьезному загрязнению окружающей среды.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В свете вышеуказанных проблем известного уровня техники цель настоящего изобретения состоит в обеспечении подземного водосборного резервуара угольного разреза, который может хранить водные ресурсы, вырабатываемые в процессе угледобычи, а также может обеспечивать неоднократную фильтрацию и очистку воды в этом водном резервуаре, таким образом предотвращая загрязнение окружающей среды.

Техническая задача настоящего изобретения решена с помощью технического решения, раскрытого ниже.

Подземный водосборный резервуар угольного разреза содержит непроницаемый слой и расположенные ниже этого слоя пространство для хранения воды и очистной слой; в котором

пространство для хранения воды содержит первое пространство для хранения воды и второе пространство для хранения воды; первое пространство для хранения воды расположено горизонтально ниже непроницаемого слоя, а второе пространство для хранения воды расположено вертикально в нижней части подземного водосборного резервуара угольного разреза; и

очистной слой содержит первый очистной слой и второй очистной слой, первый очистной слой расположен горизонтально ниже первого пространства для хранения воды, а второй очистной слой расположен вертикально внутри второго пространства для хранения воды.

Дополнительно, второе пространство для хранения воды выполнено с множеством вертикально расположенных вторых очистных слоев.

Дополнительно, второй очистной слой имеет толщину фильтрации 30-60 см.

Дополнительно, непроницаемый слой имеет толщину свыше 50 см.

Дополнительно, непроницаемый слой имеет коэффициент водопроницаемости менее 10^-4 см/с.

Дополнительно, непроницаемый слой состоит из одного или более следующих материалов: грунт, аргиллит, алевролит и тонкий песчаник.

Дополнительно, первый очистной слой имеет толщину фильтрации 50-100 см.

Дополнительно, первое пространство для хранения воды имеет толщину 1,5-2 м.

Дополнительно, первое пространство для хранения воды заполнено типом песчано-гравийной смеси и/или песчанистого конгломерата, крупность зерен которого свыше 5 см.

Дополнительно, второе пространство для хранения воды заполнено типом песчано-гравийной смеси и/или песчанистого конгломерата, крупность зерен которого свыше 3-5 см.

Настоящее изобретение благодаря сооружению подземного водосборного резервуара угольного разреза предотвращает бесполезный расход водных ресурсов в процессе угледобычи, и благодаря обеспечению очистного слоя в этом подземном водосборном резервуаре угольного разреза обеспечивается неоднократная очистка воды, предотвращается загрязнение окружающей среды и реализуется политика горнодобычи рационального водопользования в процессе угледобычи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 показан чертеж предпочтительного варианта реализации подземного водосборного резервуара угольного разреза согласно настоящему изобретению.

ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже настоящее изобретение будет пояснено подробно на примере предпочтительного варианта его реализации со ссылками на приложенные чертежи.

Как показано на фиг. 1, настоящее изобретение обеспечивает подземный водосборный резервуар угольного разреза, содержащий непроницаемый слой 1 и расположенные ниже слоя 1 пространство для хранения воды и очистной слой. Пространство для хранения воды содержит первое пространство 31 для хранения воды и второе пространство 32 для хранения воды.

Очистной слой содержит первый очистной слой 21 и второй очистной слой 22. Первый очистной слой 21 расположен горизонтально в пространстве для хранения воды и разделяет его на первое пространство 31 для хранения воды и второе пространство 32 для хранения воды, первое пространство 31 для хранения воды расположено ниже непроницаемого слоя 1 и между непроницаемым слоем 1 и первым очистным слоем 21, второе пространство 32 для хранения воды расположено ниже первого пространства 31 для хранения воды и донная часть второго пространства 32 для хранения воды расположена в нижней части подземного водосборного резервуара угольного разреза, а второй очистной слой 22 расположен вертикально внутри второго пространства 32 для хранения воды.

В предпочтительном варианте реализации, непроницаемый слой 1 имеет толщину свыше 50 см и коэффициент водопроницаемости менее 10^-4 см/с. С точки зрения сокращения затрат предпочтительно, чтобы непроницаемый слой 1 состоял из одного или более следующих материалов: грунт, аргиллит, алевролит и тонкий песчаник. Грунт, аргиллит, алевролит и тонкий песчаник представляют собой материалы, отслаивающиеся во время добычи на угольном разрезе, и таким образом могут быть значительно сокращены затраты на сооружение подземного водного резервуара. Разумеется, грунт, аргиллит, алевролит и тонкий песчаник являются всего лишь предпочтительными материалами для непроницаемого слоя согласно настоящему изобретению. В настоящем изобретении могут также использоваться другие материалы с достаточной гидрофобностью, известные специалистам в данной области техники, и эти материалы дополнительно не будут здесь описаны.

Как показано на фиг. 1, в настоящем изобретении пространство для хранения воды содержит первое пространство 31 для хранения воды и второе пространство 32 для хранения воды, из которых первое пространство 31 для хранения воды расположено ниже непроницаемого слоя 1, а второе пространство 32 для хранения воды может быть расположено в нижней части подземного водосборного резервуара угольного разреза. Предпочтительно, первое пространство 31 для хранения воды и второе пространство 32 для хранения воды заполнены наполнительными материалами, используемыми для формирования подземного пространства для носного горизонта или водного слоя.

В настоящем изобретении очистной слой содержит первый очистной слой 21 и второй очистной слой 22, первый очистной слой 21 расположен горизонтально ниже первого пространства 31 для хранения воды, а второй очистной слой 22 расположен вертикально внутри второго пространства 32 для хранения воды. В качестве предпочтительного варианта реализации настоящего изобретения, второе пространство 32 для хранения воды выполнено с множеством вертикально расположенных вторых очистных слоев 22, и таким образом, обеспечивая возможность неоднократной фильтрации и очистки воды в водосборном резервуаре.

Посредством измерений можно определить, что вода в подземном водосборном резервуаре угольного разреза согласно настоящему изобретению, в результате неоднократной очистки может удовлетворять стандарту на отведенную шахтную воду: в этой воде значение pH снижено с 7,5 до 6,4, химическая потребность в кислороде (COD) снижена с 122 ч./млн до 30 ч./млн и/или содержание аммиака и азота снижено с 3,68 мг/л до 0,47 мг/л. Отведенная вода, вырабатываемая во время угледобычи в угольном разрезе благодаря ее очистке и хранению в подземном водосборном резервуаре угольного разреза согласно настоящему изобретению, удовлетворяет стандарту на отведенную воду, а такие ее параметры, как содержание аммиака и азота, могут даже удовлетворять стандарту на питьевую воду. Таким образом, можно видеть, что подземный водосборный резервуар угольного разреза, оснащенный первым и вторым очистными слоями, может значительно повышать эффективность очистки и улучшать качество воды.

С точки зрения сокращения затрат на сооружение водосборного резервуара в настоящем изобретении наполнительный материал для первого пространства 31 для хранения воды и второго пространства 32 для хранения воды поступает, главным образом, из типа песчано-гравийной смеси группы рыхлой несцементированной породы четвертичного периода и/или песчанистого конгломерата группы обломочной породы, которые отслаиваются в угольном разрезе. Коэффициент проницаемости этого типа песчано-гравийной смеси и/или песчанистого конгломерата составляет 6,17×10^-4 ~ 1,03×10^-3 мД (миллидарси), а удельная водоотдача составляет 6,4. Этот тип песчано-гравийной смеси имеет среднюю крупность 1-5 см. Песчанистый конгломерат имеет среднюю крупность зерен 0,5-3 см и максимальную крупность зерен 6-8 см. Для обеспечения того, чтобы поступившая вода могла иметь достаточно пространства для протекания и при этом оказывала сравнительно низкое воздействие на первый очистительный слой 21, предпочтительно, чтобы первое пространство 31 для хранения воды имело толщину 1,5-2 м, и первое пространство 31 для хранения воды было заполнено типом песчано-гравийной смеси и/или песчанистого конгломерата, у которого крупность зерен составляет свыше 5 см. В настоящем изобретении второе пространство 32 для хранения воды заполнено типом песчано-гравийной смеси и/или песчанистого конгломерата, у которого крупность зерен составляет свыше 3-5 см.

В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения предпочтительно, чтобы первый очистной слой 21 и второй очистной слой 22 могли быть сформированы путем их заполнения одним или более материалами из следующих: антрацит, кварцевый песок и активированный уголь. С целью сокращения затрат и обеспечения эффективной фильтрации и очистки в настоящем изобретении предпочтительно, чтобы первый очистной слой 21 имел толщину фильтрации 50-100 см, которая представляет собой физическую толщину в вертикальном направлении первого очистного слоя 21, а второй очистной слой 22 имел толщину фильтрации 30-60 см, которая представляет собой физическую толщину в горизонтальном направлении второго очистного слоя 22.

При фильтрации, как показано на фиг. 1, нижняя часть впускной трубы 4 расположена в первом пространстве 31 для хранения воды, а нижняя часть выпускной трубы 5 расположена во втором пространстве 32 для хранения воды. Вводимая под давлением вода протекает от верхней части впускной трубы 4 в первое пространство 31 для хранения воды, затем после очистки с помощью первого очистного слоя 21 поступает во второе пространство 32 для хранения воды, в котором вода неоднократно фильтруется посредством вертикально расположенных вторых очистных слоев 22 и таким образом очищается и, в завершение, отводится через выпускную трубу 5. Разумеется, выпускная труба 5 может быть непосредственно соединена с насосом, посредством которого производится откачка отфильтрованной и очищенной воды.

В подземном водосборном резервуаре угольного разреза согласно настоящему изобретению отслаиваемые материалы, вырабатываемые в угольном разрезе, используются в качестве непроницаемого слоя в верхней части водосборного резервуара с целью предотвращения загрязнения воды в резервуаре просачивающейся водой из других водных источников. Кроме того, благодаря структуре очистного слоя согласно настоящему изобретению обеспечивается возможность неоднократной очистки воды и таким образом осуществляется защита водных ресурсов и реализуется политика горнодобычи рационального водопользования в угледобывающей отрасли во время процесса угледобычи.

Вышеуказанные варианты используются лишь с целью пояснения настоящего изобретения, но не для ограничения настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники могут в дальнейшем вносить различные изменения и модификации без выхода за рамки идеи и объема настоящего изобретения. Следовательно, все эквивалентные технические решения будут находиться в пределах объема настоящего изобретения, а объем патентной охраны настоящего изобретения будет определяться формулой изобретения.

Подземный водосборный резервуар угольного разреза содержит непроницаемый слой и расположенные снизу от этого слоя пространство для хранения воды и очистной слой. Пространство для хранения воды содержит первое пространство для хранения воды и второе пространство для хранения воды. Очистной слой содержит первый и второй очистные слои. Первый очистной слой расположен горизонтально в пространстве для хранения воды и разделяет его на первое пространство для хранения воды и второе пространство для хранения воды. Первое пространство для хранения воды расположено ниже непроницаемого слоя и между этим слоем и первым очистным слоем. Второе пространство для хранения воды расположено ниже первого пространства для хранения воды, и донная часть второго пространства для хранения воды расположена в нижней части подземного водосборного резервуара угольного разреза. Второй очистной слой расположен вертикально внутри второго пространства для хранения воды. Настоящее изобретение благодаря сооружению подземного водосборного резервуара угольного разреза предотвращает бесполезный расход водных ресурсов в процессе угледобычи и благодаря наличию очистного слоя в этом подземном водосборном резервуаре угольного разреза обеспечивает многократную очистку воды, предотвращает загрязнение окружающей среды и реализует политику рационального водопользования при горных работах в процессе угледобычи. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Подземный водосборный резервуар угольного разреза, характеризующийся тем, что

он содержит непроницаемый слой и расположенные ниже этого слоя пространство для хранения воды и очистной слой, причем

пространство для хранения воды содержит первое пространство для хранения воды и второе пространство для хранения воды;

очистной слой содержит первый очистной слой и второй очистной слой, при этом

первый очистной слой расположен горизонтально в пространстве для хранения воды и разделяет это пространство на первое пространство для хранения воды и второе пространство для хранения воды;

первое пространство для хранения воды расположено ниже непроницаемого слоя и между этим слоем и первым очистным слоем;

второе пространство для хранения воды расположено ниже первого пространства для хранения воды, и донная часть второго пространства для хранения воды расположена в нижней части подземного водосборного резервуара угольного разреза; а

второй очистной слой расположен вертикально внутри второго пространства для хранения воды и второе пространство для хранения воды выполнено с множеством вертикально расположенных вторых очистных слоев, причем первый очистной слой имеет толщину фильтрации, которая представляет собой физическую толщину в вертикальном направлении первого очистного слоя, а второй очистной слой имеет толщину фильтрации, которая представляет собой физическую толщину в горизонтальном направлении второго очистного слоя.

2. Подземный водосборный резервуар угольного разреза по п. 1, в котором толщина фильтрации второго очистного слоя составляет 30-60 см.

3. Подземный водосборный резервуар угольного разреза по п. 1, в котором непроницаемый слой имеет толщину свыше 50 см.

4. Подземный водосборный резервуар угольного разреза по п. 1, в котором непроницаемый слой имеет коэффициент проницаемости менее 10^-4 см/с.

5. Подземный водосборный резервуар угольного разреза по п. 1, в котором непроницаемый слой состоит из одного или более следующих материалов: грунт, аргиллит, алевролит и тонкий песчаник.

6. Подземный водосборный резервуар угольного разреза по п. 1, в котором толщина фильтрации первого очистного слоя составляет 50-100 см.

7. Подземный водосборный резервуар угольного разреза по п. 1, в котором первое пространство для хранения воды имеет толщину 1,5-2 м.

8. Подземный водосборный резервуар угольного разреза по п. 1, в котором первое пространство для хранения воды заполнено типом песчано-гравийной смеси и/или песчанистого конгломерата, крупность зерен которого свыше 5 см.

9. Подземный водосборный резервуар угольного разреза по п. 1, в котором второе пространство для хранения воды заполнено типом песчано-гравийной смеси и/или песчанистого конгломерата, крупность зерен которого свыше 3-5 см.