Способ складирования токсичных рассолов в условиях многолетней мерзлоты Советский патент 1991 года по МПК B65G5/00 

1

(2 i) 4640735Д;3 22)24 01 аГ (46)3004 9 Бюл № 1G

(71)Як/тскии научно-исследовательский и проектный институт алмазодобывающей

ГрОМЫ1 .,Т ННОСТИ

(72)Р № Jyee Н А Красиков А М Посгхняк j А Сафонов и А А Козеев

f53, 622 692 24 (088 8)

(56)Пеомрков Р С Романов В С Бельды М П Технология добыли солей М Недра 1981,с 223

Авторское свидетельство СССР П 1435505, кл В 65 G 5/00 10 12 86

(54) СПОСОБ СКЛАДИРОВАНИЯ ТОКСИЧНЫХ РАССОЛОВ В УСЛОВИЯХ МНОГО- ЛЬГНЕЙ МЕРЗЛОТЫ

(57)Изобретение относится к области охраны окружающей среды и м б использовано

для складирования токсичных рассолов (ТР) в условиях многолетней мерзлоты Цель - увеличение объема складирования за счет более полного использования естественных коллекторов многолетнемерзлых пород (ММП) Собирают и аккумулируют ТР в поверхностных накопителях Производят подготовку массива естественного коллектора ММП, прилегающего к горной выработке, путем закачки в выработки насыщенных рассолов Закачивают ТР в естественные коллекторы ММП на участках массива с повышенной трещиноватостью в глубинных разломах через горную выработку ниже базиса эрозии поверхности до прекращения растекания ТР в массиве после их замерзания. Разбавляют дополнительный обьем ТР до минерализации 30-200 г/л и закачивают его в глинистые герметичные коллекторы, расположенные выше базиса эрозии, 1 ил , 1 табл

С

Изобретение относится к охране окру- жающеи среды от загрязнения жидкими от- х ) может быть использовано для складирования токсичных рассолов в условиях многолетней мерзлоты

Цель изобретения - увеличение объема складирования за счет более полного ис пользования естественных коллекторов мнотлетнемерзлых пород

На чертеже представлена схема складирования

Схема содержит дренируемый водоносный горизонт 1 забойный зумпф на нижнем добычном горизонте карьера 2, насосную у-танпвку 3 трубопровод 4,промежуточный }умпф 5 вертикальные поглощающие скважины 6 и 7 кровлю первого водоносного

горизонта 8, естественные коллекторы выше 9 и ниже 10 подошвы эрозионного вреза 11, ледопородный целик 12, герметизаторы скважин 13 накопители 14

Способ осуществляют следующим образом

Собирают и аккумулируют токсичные рассолы в поверхностных накопителях. Производят подготовку массива естественного коллектора, прилегающего к горной выработке, путем закачки в вырабртку насыщенных рассолов

Закачивают рассолы в естественные коллекторы многолетнемерзлых пород на участках массива с повышенной трещиноватостью в глубинных разломах через горную выработку ниже базиса эрозии поверхноо

ел

N5

о

(Я

сти до прекращения растекания рассолов в массиве после их замерзания Разбавляют дополнительный объем рассолов до мине- рашиации 30 200 г/л и закачивают его в г ; к тне (ерметичные коллекторы, распо- , i еыше базиса эрозии

Для предотвращения разрушения ледо- ииродныч целиков закачиваемые рассолы I а авляюг до минерализации 30 200 г/л, при которой температура их замерзания становится равной температуре криогенно- сэртоморфной толщи Однако в процессе длительною хранения жидких отходов наблюдающееся потепление климата может привести к повышению температуры кри- огенно-звтоморфной толщи, что резко снизит гидроизоляционные свойства ледо- породного целика Для недопущения некон- полируемого выхода минерализованных вод в результате растепления крио: онно-ав- I аморфной толщи их закачку веду в глини- „ые коллекторы

Взаимодействие фильтрующихся рас- ( л JB с глинистыми породами, обладающими3 дефицитом влажности, создает условия пц локальной миграции влаги только в пре- д лах обезвоженных при промерзании пород Вызывающие набухание рассолы теряют подвижность, становясь экологически безопасными

Пример Для технологических испытаний способа складирования токсичных рассолов в естественные коллекторы много- летнемерзлых пород в районе одного из арьеров создан опытный полигон, располагающийся на подоразделительном участке сложенном карбонатно-терригенными отложениями

Мегто расположения участка закачки выбрано в зоне проявления тектонически ослабленной зоны западно-северо-западного простирания Общее падение пород осадочного комплекса составляет 3-5° на северо-запад от карьера Высотная абсолютная отметка площади (+440 м) участка на 100-120 м выше долин водотоков района месторождения (+300 м) Подошва много- летнемерзлых пород располагается непосредственно над верхнекембрийским водоносным горизонтом

Сбор токсичных рассолов из дренируемого водоносного горизонта 1 осуществляется в забойном зумпфе 2 на нижнем добычном горизонте карьера Затем, рассо- Ы полустационарной насосной установкой Л перекачивались по трубопроводу 4 в промежуточный зумпф 5 (обеспечивающий их аккумуляцию, грубую очистку от механических частиц путем отстаивания) и транспортировались по трубопроводу к участку

складирования в естественные коллекторы многолетнемерзлых пород На участке складирования дренажных рассоловс поверхности водораздельного участка (а о + 440 м)

пройдены вертикальные поглощающие скважины 6, 7 до отметки выше кровли первого водоносного горизонта 8 (а о +150 м), вскрывающие соответственно естественные коллекторы выше (9) и ниже (10) подо0 швы эрозионного вреза 11 (а о 310 м)

Подготовка прискважинного массива осуществляется закачкой в истощающие скважины небольших порции рассолов, вследствие чего за счет выщелачивания

5 льда в прискважинной зоне приемистость скважин значительно увеличивается

Вначале осуществляют закачку рассолов через поглощающие скважины в коллекторы, залегающие ниже эрозионного вреза

0 Закачиваемые рассолы растекаясь по локальным пустотам, в конечном счете замерзли Исходная минерализация закачиваемых рассолов составляет в среднем 230 г/л Общий объем заскладирован5 ных в эти коллекторы рассолов превышает 700 тыс м Для возможности складирования токсичных рассолов в естественные коллекторы выше эрозионного вреза на участке подземного захоронения пробурено 5 сква0 жин глубиной 60-80 м вскрывших коллекторы на глубинах 20-60 м.

Для оценки герметичности коллекторов выше эрозионного вреза затрубное пространство поглощающей и наблюдательных

5 скважин 6 изолировавалось их устья оборудовались герметизаторами 13, обеспечивающими возможность проведения замеров изменения газового давления в коллекторах Для стабилизации давления все сква0 жины герметизируют и выдерживают загерметизированными до полного выравнивания давления в коллекторе В верхней части коллекторы эрозионной зоны 9 перекрыты ледопородным целиком (криогенно5 автоморфной толщей) 13 мощностью 18-ЗОм

Глинистые коллекторы, сформированные в условиях морозного иссушения, характеризуются средним дефицитом

0 влажности по лабораторным исследованиям, равным 27,6% Результаты насыщения рассолами мергеля представлены в таблице.

Время полной стабилизации давления 5

5 сут После стабилизации давления в коллектор производят нагнетание атмосферного воздуха в количестве, обеспечивающем повышение газового давления в подземном резервуаре до максимального атмосферного, установленного по режимным наблюдениям (99000 Па). Температура нагнетаемого воздуха поддерживается близкой к температуре многолетнемерзлых пород выше эрозионного вреза (-Зи - -4°С)

В качестве нагнетательного оборудования используют компрессор НВ 10 (15). продолжительность нагнетания с расходом EJO м /ч составляет 12 сут.

После окончания нагнетания воздуха поглощающая скважина герметизируется и опизводятся наблюдения за перераспределением давления в пласте по наблюда- гзг. скважинам. Полное выравнивание и -оьпочного давления в резервуаре наступило через 7 сут. Наблюдения за стабильностью 1 быгочногс давления проводят в тз-шние 10 сут За JTOT период падения га- сзого давления в пласте не отмечалось, что свидетельствует о герметичности испытуемого коллектора В качестве измерительных приборов исполччовались высокоточные. ./аноме-ри ММН-240 (5) - 1,0 (15), обеспечивающие точность измерения 2 Па.

ПЧсле оценки герметичности подземного резервуара ч петний сезон производится оэкя - ча оззбааленных поверхностными водами в карьере рассолов с минерализацией СО г/л в свободную емкость подземного резервуара выше подошвы зоозионногг вреза через поглощающую вертикальную скважину 6

При закачке рассолов происходит их поглощение путем набухания мергелей Только за счет набухания в них заскладировано около 100 тыс. м оассолов. Всего было закачано 260 тыс. м3 дренажных вод

По лабораторным данным и результатам полевых работ установлено снижение минерализации закачиваемых рассолов при взаимодействии с обменным комплексом глинистых пород. Так, профильтровавшиеся мергель CI-Na карьерные рассолы снизили общую минерализацию почти на треть. При вскрытии техногенного гидрога- личного талика в процессе закачки минера- лизация фильтрующихся рассолов не превышает 30-40 г/л, с уменьшением на периферии гидрогалинного талика в зоне фазового перехода воды в лед до 25 г/л.

Снижение минепялизации фильтрующихся в пласте минерализованных вод при взаимодействии их с глинистыми породами приводит к тому, что фильтрация через 4

месяца после окончания закачки прекратилась, прекратилось их растекание, они замерзли.

С целью изучения процесса фильтрации 5 рассолов в коллекторах многолетнемерзлых пород на опытном полигоне пробурено дополнительно 24 скважины глубиной от 20- 60 м и проведен комплекс тощадной электроразведки с применением методов

0 СЭП и ВЭЗ. На основании этих данных подтверждено, что сформированный техногенный талик полностью превратился в соленый лед.

Маршрутными гидрохимическими опро5 бованиями поверхностных вод района присутствие солей закаченных дренажных вод не выявлено, что свидетельствует о гидроизоляционной надежности криогенно-авто- морфной толщи.

0 Применение предлагаемого способа позволяет увеличить объемы складирования токсичных рассолов, полностью исключить затраты, связанные с сооружением бессточных накопителей минерализованных вод

5 Сокращение объемов строительных работ позволяет также сократить площадь землепользования, а исключение большего объема энергоемких горных работ - улучшить условия труда и техники безопасности

0

Формула изобретения

Способ складирования токсичных рассолов в условиях многолетней мерзлоты,

5 включающий сбор и аккумуляцию рассолов в поверхностных накопителях, подготовку массива естественного коллектора, прилегающего к горной выработке, закачку рассолов в естественные коллекторы мно0 голетнемерзлых пород на участках массива с повышенной трещиноватостью в глубинных разломах через горную выработку ниже базиса эрозии поверхности до прекращения растекания рассолов в массиве после их

5 замерзания, отличающийся тем, что, с целью увеличения объема складирования за счет более полного использования естес- ственных коллекторов многолетнемерзлых пород, осуществляют дополнительно эакач0 ку рассолов в глинистые герметичные коллекторы, расположенные выше базиса эрозии, причем рассолы перед закачкой разбавляют до минерализации 30-200 г/л.