[发明专利]废弃小型煤矿酸性矿井水综合治理方法

说明书

技术领域

本发明属于煤矿的废水治理技术领域，尤其是涉及废弃小型煤矿酸性矿 井水综合治理方法。

背景技术

我国南方岩溶地区存在大量采空废弃的小型煤矿，在典型的南方喀斯特 岩溶地区，降水进入煤层采空区后经浸泡形成了含铁、锰超高的矿井水，矿 井水自矿井口或地表岩溶通道、裂隙流出后排入地表水及地下水，导致严重 的水环境污染。

目前，国内矿井水处理多采用末端处理方式，在污水排放的末端修建相 关处理设施，由于我国南方降水量大、地表岩溶裂隙发育多、地下水补给条 件较好，导致污水处理量较大，处理成本居高不下。同时，由于小煤矿分散 无序、同时存在大量地表堆放的采煤矸石，造成矿井废水的处理难度很大。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出废弃小型煤矿酸性矿井水综合治理方法，以 废弃小型煤矿矿井井口溢出污水的污染问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

废弃小型煤矿酸性矿井水综合治理方法，包括如下步骤：

S1：将包括废弃矿井的区域设为目标区域，在目标区域的地下采空区上 方设置注浆填充层；通过在注浆填充层注浆，浆液固化后形成封堵面层，减 少大气降水对目标区域内废弃矿井地下采空区的地下水补给量；

S2：在维护条件较好的废弃小型煤矿的矿井井口连续设置可渗透反应 墙、连续碱生产池及人工湿地段；

利用可渗透反应墙的碱性中和材料中和并吸附废水中的总悬浮物、铁离 子、锰离子及溶解氧含量；

利用连续碱生产装置的有机物层去除废水中的硫酸盐，利用碱度层沉淀 废水中的金属离子；

利用人工湿地段的土壤层吸附废水中的颗粒物，利用人工湿地段的微生 物降解同化废水中的有机污染物；

S3：在目标区域内的地表河流周边修建引流渠收集系统，引流渠收集系 统包括矿井废水引流收集系统和末端集中处理系统；

S4：对目标区域内的煤矸石堆进行封闭处理。

进一步的，所述步骤S1具体分步骤为：

S11：将包括废弃矿井的区域设为目标区域，目标区域还包括地下采空 区、向地下采空区透水的裂隙带、裂隙带之上的地表弯曲带，裂隙带包括顶 板垮落带和导水裂隙带；

S12：通过水文地质调查工作采集目标区域水文地质条件，确定地下采 空区、顶板垮落带、导水裂隙带、地表弯曲带的位置特征；

分别确定地下水通过顶板垮落带和导水裂隙带进入地下采空区的补水 方式；

S13：根据裂隙带的位置特征选择导水裂隙带底部的一个层段作为区域 治理的注浆填充层，确定注浆填充层的分布条件、走向和倾向展布特征；

S14：根据地下采空区及地表弯曲带的位置特征确定主立孔或主排孔的 施工工位，根据注浆填充层的分布条件、走向和倾向展布特征分支孔的施工 位置及技术参数，分支孔为水平羽状定向分支孔或扇形分支孔；

S15：进行主立孔或主排孔的钻孔施工，沿主立孔或主排孔造斜至注浆 填充层，进行分支孔的钻孔施工；

S16：通过分支孔进行区域注浆，通过加压使浆液在注浆填充层中进行 扩散，每一个分支孔浆液扩散范围相互搭接，浆液固化后注浆填充层形成封 堵面层，通过封堵面层减少大气降水对目标区域内废弃矿井地下采空区的地 下水补给量。

进一步的，所述步骤S2具体包括如下步骤：

S21：选择维护条件较好的废弃小型煤矿的矿井井口作为处理目标，废 弃小型煤矿的矿井内有酸性废水溢出。

S22：在矿井井口内的巷道中设置可渗透反应墙进行前处理，利用可渗 透反应墙的碱性中和材料中和并吸附废水中的总悬浮物、铁离子、锰离子及 溶解氧含量；

S23：在矿井井口外部设置连续碱生产池，连续碱生产池自上而下包括 水层、有机物层和碱度层，废水流入水层，依次经过有机物层和碱度层后排 出；

废水经过有机物层，利用有机物层中的硫酸盐还原菌将硫酸盐转化为硫 化物或单质硫并沉降去除；

废水经过碱度层，利用碱度层中的产碱无机物沉淀去除废水中的金属离 子；

S24：在连续碱生产池下游设置人工湿地段利用人工湿地段的土壤层吸 附废水中的颗粒物，利用人工湿地段的微生物降解同化废水中的有机污染 物。

进一步的，所述步骤S3中，矿井废水引流收集系统包括沿河修建的集 水渠，废水经过集水渠排入末端集中处理系统，经处理后再排入河流，末端 集中处理系统的处理工艺包括中和反应、初步沉淀、曝气处理及沉淀处理。