[发明专利]一种利用煤层注水治理燃煤大气污染的方法

说明书

本发明涉及一种利用煤层注水治理燃煤大气污染的方法，步骤如下：1）确定注水参数；2）确定注水添加剂：注水添加剂的质量百分比为：0.1%‑5%的亚氨基二琥珀酸、0.01%‑0.1%的TX‑100、3%‑10%的氯化铵，其余为水；3）注水效果检测：注水结束后通过取水装置在注水孔上方1m处采集水样，利用ICP检测Si、Al、Fe、Ca、K、Na、Mg、Cu等离子的含量，通过离子浸出量检测注水效果，通过煤层注水添加注水配方降低煤中无机矿物质的含量，在降低煤矿安全事故的发生概率的同时减少煤燃烧产生的污染物含量。

技术领域

本发明涉及大气污染源头治理领域，具体是一种利用煤层注水治理燃煤大气污染的方法。

背景技术

我国是煤炭生产和消耗大国，近些年，我国一直在努力开发新的清洁能源来替代煤炭资源，如风能、水力等。但由于我国能源现状，煤炭仍然是我国的主要能源，并且这种能源结构在未来的很长时间内不会改变，预计到2050年，我国煤炭资源将会占到一次能源消耗总量的50%以上。原煤的直接燃烧是我国煤炭消耗的其中一个主要特点，数据显示，每年大约有62%的原煤燃烧产生的尾气没有经过净化处理直接排放到大气，这些大气污染物严重污染大气环境，破坏生态环境，影响人类健康。以燃煤产生的硫污染物为例，煤中含有的硫元素燃烧后会形成SO₂，排放到大气中的SO₂与空气中的水和氧气发生反应形成pH小于5.6的酸性降水，我国国土面积已有超过40%的区域遭受过此污染的危害。在酸雨危害中，森林生态系统遭受的破坏最为严重，森林枯萎，植被死亡，森林面积急剧减少；对水生生态系统也会造成一定的破坏，酸雨流入湖泊，严重影响了水生生物的生长繁殖；对土壤生态系统的破坏也是不容小觑的，酸雨会使土壤酸化，造成土壤贫瘠，严重影响农作物的产量。除此之外，酸雨还会腐蚀金属和非金属材料。煤是一种组成复杂的天然矿物质，含有多种有机和无机物质，因此其燃烧过程不只包括有机物质的氧化过程，还包括煤中难以直接利用的无机矿物质的氧化反应。煤燃烧过程中产生的污染是不可避免的。

煤层注水是通过钻孔向工作面煤体注入水溶液，防治煤矿动力灾害的重要技术手段，煤层注水的应用可以有效降低煤炭开采过程释放的巨大能量、提高煤的导热系数、降低煤的温度，防止岩爆、煤与瓦斯突出事故的发生。煤层注水添加表面活性剂可以溶解煤中的矿物质，解络煤中的金属元素，打开煤层的次生孔隙，有效降低水的表面张力，改善注水效果。目前尚无利用煤层注水源头治理燃煤污染问题的相关报道。

发明内容

针对现有大气污染治理技术的难点，本发明的目的是提供一种利用煤层注水治理燃煤大气污染的方法，主要通过煤层注水添加注水配方降低煤中无机矿物质的含量，在降低煤矿安全事故的发生概率的同时减少煤燃烧产生的污染物含量。

一种利用煤层注水治理燃煤大气污染的方法，步骤如下：1）确定注水参数；2）确定注水配方：注水配方的质量百分比为：0.1%-5%的亚氨基二琥珀酸、0.01%-0.1%的TX-100、3%-10%的氯化铵，其余为水；3）注水效果检测：注水结束后通过取水装置在注水孔上方1m处采集水样，利用ICP检测Si、Al、Fe、Ca、K、Na、Mg、Cu等离子的含量，通过离子浸出量检测注水效果。

所述的步骤1）的具体步骤为：1.1）选取煤样，测量其孔隙率、密度、抗压和抗剪参数；1.2）利用Abaqus软件进行数值模拟分析，模拟煤层的受力情况，确定最佳注水参数；1.3）进行现场注水实验，对注水效果进行检测，对数值模拟结果进行修正；1.4）现场注水实验结果与数值模拟结果相同，则确定数值模拟的结果为注水参数；1.5）不同则重新进行数值模拟实验，直至现场注水实验结果与数值模拟结果相同为止。

所述的注水配方的质量百分比为：1%-5%的亚氨基二琥珀酸、0.01%-0.05%的TX-100、5%-10%的氯化铵，其余为水。

所述的注水参数包括：钻孔长度、孔径、注水压力、封孔方式、注水时间和钻孔间距。