[发明专利]高含铁地下含水层受采煤破坏的人工促进修复方法

说明书

本发明公开了一种高含铁地下含水层受采煤破坏的人工促进修复方法，根据采动覆岩导水裂隙的发育特征和分布范围，分别在采区边界和中部对应地表施工含氧水或弱碱水回灌钻孔，利用含水层中铁质成分与含氧水或弱碱水氧化反应生成的Fe(OH)₃絮凝沉淀物，对采动裂隙进行封堵，阻隔含水层的水漏失通道。生成的Fe(OH)₃絮凝物能在回灌钻孔终孔附近一定范围内逐步沉淀形成铁质活性滤膜，对铁(或亚铁)离子的氧化反应起到催化剂作用，有效保证裂隙的封堵效果和除铁净水作用，能促进含水层逐步修复至原始状态。同时，在井下采空区地势低洼处对排出的除铁清水资源进行管路输排，供井下其它采掘工作面生产或地面生产生活复用。

技术领域

本发明涉及一种地下含水层保护与修复方法，尤其是一种适用于煤矿区地层含水层修复与水资源保护领域中的高含铁地下含水层受采煤破坏的人工促进修复方法。

背景技术

煤炭地下开采将引起上覆岩层的移动与破坏，从而在覆岩中形成采动裂隙；覆岩采动裂隙产生既为区域水资源流失提供了通道，同时也成为矿区生态环境损伤的地质根源。因此，如何控制采动覆岩导水裂隙的发育、封闭地下含水层水资源的漏失通道，从而改善和保护煤矿区的生态环境，是目前大多数煤矿区面临的重大技术难题。

在我国东北三省的松花江流域，其地层含水层普遍具有含铁量高的典型特征。受煤炭开采影响，区域地下水会漏失至井下采空区。由于地下水中超标的铁质成分，井下排水无法直接用于采掘工作面；疏排至地表后，也必须经过除铁工艺才能供生产生活使用。这些高含铁地下含水层不仅受到了采煤的直接破坏，而且其水资源也难以实现高效循环利用。考虑到现有除铁工艺会产生Fe(OH)₃絮凝沉淀物，若能将这些沉淀物充分利用到采动裂隙的封堵上，则将能达到保水与净水的“一举两得”的作用。因此，有必要基于采动覆岩导水裂隙的发育范围和分布特征，开展高含铁地下含水层受采煤破坏后的人工促进修复方法的专门设计。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高含铁地下含水层受采煤破坏后的人工促进修复方法，通过地面钻孔将含氧水或弱碱水回灌至采煤破坏的地层高含铁含水层中，利用含水层中铁质成分与氧气或碱性离子的氧化反应生成Fe(OH)₃絮凝沉淀物，从而对采动裂隙进行有效封堵，达到隔绝高含铁含水层水漏失通道、促进高含铁含水层修复的目的。通过除铁后的地下水也可重新利用至井下采掘工作面或地表生产生活中，最终实现煤矿区地下水资源保护与高效净化利用。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高含铁地下含水层受采煤破坏后的人工促进修复方法，根据采动覆岩导水裂隙的发育特征和分布范围，分别在采区边界和中部对应地表向高含铁含水层中施工含氧水或弱碱水回灌钻孔，利用含水层中铁质成分与含氧水或弱碱水氧化反应生成的Fe(OH)₃絮凝沉淀物，对采动裂隙进行有效封堵，阻隔高含铁含水层的水漏失通道，促进高含铁含水层逐步修复至原始状态。生成的Fe(OH)₃絮凝物能在回灌钻孔终孔附近一定范围内逐步沉淀形成铁质活性滤膜，对铁(或亚铁)离子的氧化反应起到催化剂作用，有效保证除铁效果。同时，在井下采空区地势低洼处对排出的除铁清水资源进行管路输排，供井下其它采掘工作面生产或地面生产生活复用。

具体包括以下步骤：

a.根据覆岩导水裂隙带高度和地质钻孔柱状判断地层高含铁含水层受采动破坏的采煤区域。若导水裂隙带高度范围内存在高含铁含水层，则对应区域导水裂隙带已沟通高含铁含水层，需要布置相应的回灌钻孔；若导水裂隙带高度范围内不存在高含铁含水层，则无需施工回灌钻孔。

优选的：所述导水裂隙带高度可根据钻孔冲洗液漏失量法等现场实测方法进行工程探测，也可利用“基于关键层位置的导水裂隙带高度的预计方法”等理论计算方法进行判断。

b.在导水裂隙带沟通地层高含铁含水层的开采区域对应地表进行含氧水或弱碱水回灌钻孔的施工。