Способ складирования токсичных рассолов в условиях многолетней мерзлоты

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (51)5 В 65 G 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ 1 КНТ СССР

GPИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

,2 i) 4640735/03 ,22) 24 01.89 (46) 30,04.91. Бюл. Мг 16 (7"} Якутский научно-исследовательский и проектный инстигут алмазодобывающей

il,1омы(ченности (r2) В М.Зуев, Н,А.Красиков. А М По1охняк, i1.A. Сафонов и A.А.Коэеев (53; 622.692.24 (088.8) (56) Пеомяков P.Ñ., Романов В.С., Бельды

М.П. Технология добы"и солей. M,: Недра, 1981, с. 223.

Авторское свидетельство СССР (1 1435505, кл. В 65 G5/00,,10.12.86. (54) СПОСОБ СКЛАДИРОВАНИЯ ТОКСИЧНЫХ РАССОЛОВ В УСЛОВИЯХ МНОГОЛЕ ГНЕЙ МЕРЗЛОТЫ (57) Изобретение относится к области охраны окружающей среды и м.б. использовано

Изобрртение относится к охране окруwàþùåé среды от загрязнения жидкими отх >дами, может быть использовано для складирования токсичных рассолов в услоиях многолетнеи мерзлоты.

Цель изобретения — увеличение объема складирования за счет более полного использования естественных коллекторов многолетнемерзльix пород.

На чертеже представлена схема складирования.

Схема содержит дренируемый водоносный горизонт 1. забойный эумпф на нижнем до1ычном горизонте карьера 2, насосную у;.тановку 3, трубопровод 4, промежуточный зумпф 5. вертикальные поглощающие скважины 6 и 7, кровлю первого водоносного. Ы 1645205 А1 для складирования токсичных рассолов (TP) в условиях многолетней мерзлоты. Цель— увеличение объема складирования за счет более полного использования естественных коллекторов многолетнемерзлых пород (ММП), Собирают и аккумулируют TP в поверхностных накопителях. Производят подготовку массива естественного коллектора

ММП, прилегающего к горной выработке, путем закачки в выработки насыщенных рассолов. Закачивают TP 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 объем TP до минерализации 30-200 г/л и закачивают его в глинистые герметичные коллекторы, расположенные выше базиса эрозии. 1 ил„

1 табл, горизонта 8, естественные коллекторы выше 9 и ниже 10 подошвы эроэионного 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 многолетнемерэлых пород на участках массива с повышенной трещиноватостью в глубинных разломах через горную выработку ниже базиса эрозии поверхно1645205 сти до прекращения растекания рассолов в массиве после их замерзания, Разбавляют дополнительный объем рассолов до минерализации 30 200 г/л и эакачивают его в етые i ерметичные коллекторы, распо;о,. енн.ге выше базиса эрозии., для предотвращения разрушения ледоii родны.",. целиков закачиваемые рассолы :,абавляют до минерализации 30-200 г/л, ilail которой температура их замерзания становится равной температуре криогенноав оморфной толщи. Однако в процессе длительного хранения жидких отходов наблюдающееся потепление климата может привести к повышению температуры криогенно-автоморфной толщи, что резко снизит гидроиэоляционные свойства ледопородного целика. Для недопущения неконролируемого выхода минерализованных вод в результате растепления криогенно-ав аморфной толщи их закачку веду в глини;ые коллекторы.

Взаимодействие фильтрующихся рас.; эв с глинистыми породами, обладающи и дефицигом влажности, создает условия .";ля локальной миграции влаги только в пред=,лах обеэвоженных при промерзании по род. Вызывающие набухание рассолы теряют подвижность, становясь экологически безопасны ми.

Пример, Для технологических испытаний способа складирования токсичных рассолов в естественные коллекторы многолетнемерзлых пород в районе одного из

: арьеров создан опытный полигон, располагающийся на водоразделительном участке, сложенном карбонатно-терригенными отложениями.

Место 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 многолетнемерзлых 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

3 перекачивались по трубопроводу 4 в промежуточный эумпф 5 (обеспечивающий их аккумуляцию, грубую очистку от механических частиц путем отстаивания) и транспоргировались по трубопроводу к участку

5

50 складирования в естественные коллекторы многолетнемерзлых пород. На участке складирования дренажных рассолов с 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) подошвы эрозионного вреза 11 (а.о, 310 м).

Подготовка прискважинного массива осуществляется закачкой в поглощающие скважины небольших порции рассолов, вследствие чего за счет выщелачивания льда в прискважинной зоне приемистость скважин значительно увеличивается.

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

Закачиваемые рассолы, растекаясь по локальным пустотам, в конечном счете замерзли. Исходная минерализация закачиваемых рассолов составляет в среднем 230 г/л. Общий объем заскладированных в эти коллекторы рассолов превышает

700 тыс. м . Для возможности складироваз ния токсичных рассолов в естественные коллекторы выше эрозионного вреза на участке подземного захоронения пробурено 5 скважин глубиной 60 — 80 м, вскрывших коллекторы на глубинах 20 — 60 м, Для оценки герметичности коллекторов выше эрозионного вреза затрубное пространство поглощающей и наблюдательных скважин 6 изолировавалось,их устья оборудовались герметизаторами 13, обеспечивающими возможность проведения замеров изменения газового давления в коллекторах. Для стабилизации давления все скважины герметизируют и выдерживают загерметизированными до полного выравнивания давления в коллекторе, В верхней части коллекторы эрозионной эоны 9 перекрыты ледопородным целиком (криогенноавтоморфной толщей) 13 мощностью

18 — 30 м.

Глинистые коллекторы, сформированные в условиях морозного иссушения, характеризуются средним дефицитом влажности по лабораторным исследованиям, равным 27,6 . Результаты насыщения рассолами мергеля представлены в таблице, Время полной стабилизации давления 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 наблюде1645205

50 ниям (99000 Па). Температура нагнетаемого воздуха поддерживается близкой к температуре многолетнемерзлых пород выше э оэионного вреза (-3 — -4 С), В качестве нагнетательного оборудован пя используют компрессор НВ -10 (15).

Продолжительность нагнетания с расходом

5,)0 м /ч составляет 12 сут.

После окончания нагнетания воздуха поглощающая скважина герметиэируется и

"ооизводятся наблюдения эа перераспределением давления в пласте по наблюдатглъым скважинам. Полное выравнивание и.=.зытьчнпго давления в резервуаре наступило через 7 сут. Наблюдения эа стабильностью избыгочного давления проводят в течение 10 сут. За тот период падения гаоаог. давления в пласте на отмечалось, что сьидетельст ует о .ерметичности испытуемого оллектора. В качестве измерительных приборов испогьзовались высокоточные, ;пан ипетры ММН-240 (5) — 1,0 (15), обеспечивающиг. -очность измерения 2 Па.

П;.ле оценки герметичности подземногп резервуара в летний сезон производится

;ака".на оаэбавленных поверхностными водами в карьере рассолов с минерализацией

50 г! л в свободную емкость подземного резервуара выше подошвы эрозионногс вреза через погло цающую вертикальную скважину 6

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

Г1о лабораторным данным и результатам полевых работ установлено снижение минералиэации эакачиваемых рассолов при взаимодействии с обменным комплексом гли; истых пород, Так, профильтровавшиеся через мергсль С! — Na карьерные рассолы снизили общую минерализацию почти на треть. При вскрытии техногенного гидрогалинного талика в процессе закачки минерали=-ация фильтрующихся рассолов не превышает 30-40 г/л, с уменьшением на периферии гидрогалинного талика в зоне фазового r.åðåõîäà воды в лед до 25 г/л.

Снижение минепалиэации 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 рассолов в коллекторах многолетнемерзлых пород на опытном полигоне пробурено дополнительно 24 скважины глубиной от 2060 м и проведен комплекс площадной электрораэведки с применением методов

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

Маршрутными гидрохимическими опробованиями поверхностных вод района присутствие солей закаченных дренажных вод не выявлено, что свидетельствует о гидроизоляционной надежности криогенно-автоморфной толщи, Применение предлагаемого способа позволяет увеличить объемы складирования токсичных рассолов, полностью исключить затраты, связанные с сооружением бессточных накопителей минерализованных вод, Сокращение объемов строительных работ позволяет также сократить площадь землепользования, а исключение большего объема энергоемких горных работ — улучшитьусловия труда и техники безопасности.

Формула изобретения

Способ складирования токсичных рассолов в условиях многолетней мерзлоты, включающий сбор и аккумуляцию рассолов в поверхностных накопителях, подготовку массива естественного коллектора, прилегающего к горной выработке, закачку рассолов в естественные коллекторы многолетнемерзлых 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 замерзания, отличающийся тем, что, с целью увеличения объема складирования за счет более полного использования естесственных коллекторов многолетнемерзлых пород, осуществляют дополнительно закачку рассолов в глинистые герметичные коллекторы, расположенные выше базиса эрозии, причем рассолы перед закачкой разбавляют до минерализации 30-200 г/л.

1645205

Сре

Составитель Б.Реморов

Техред М.Моргентал Корректор T,Êîëá

Редок тор 1. Сегл яник.Заказ 13 18 Тираж 472 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101