[发明专利]一种基于定向钻探的地下水原位修复装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于定向钻探的地下水原位修复装置及方法，包括：带有同轴设置的内井和外井的竖直井，所述外井被封隔器隔离成独立的上下两个腔体，各腔体上均设置有与外部连通的孔隙段，其中下腔体上设置的孔隙段用于和带有径向射流孔的水平孔相连，上腔体的内部设置有过滤装置；所述内井内设置有泵送装置，并且其上设置有分别与所述外井各腔体相通的孔隙段。本发明的装置及方法解决了常规垂直钻孔地下水修复半径小、障碍物条件下垂直钻孔施工难度大和工程造价高的问题。

技术领域

本发明涉及一种地下水原位修复装置及方法，属于煤矿水环境保护技术领域，具体是涉及一种基于定向钻探的地下水原位修复装置及方法。

背景技术

煤矿开采对地下水环境产生较大影响，甚至直接导致地下水污染。一方面，井下的矿井水中含有重金属、无机毒物、有机物、盐类、悬浮物，如果这些矿井水未经处理直接排入矿区地面或者地表水体，矿井水经过一系列的运移过程，间接造成地下水污染；另一方面，煤炭开采产出的煤矸石，大量在矿区的地面堆积。在长期露天堆积过程，受到风化和降水淋溶的作用，进一步反应生成煤矸石酸性淋滤液（含有硫化物、碳酸盐类混合物、无机盐、汞、砷等污染物），其淋滤液不断向地下水面迁移，会对矿区的地下水环境造成严重污染。而目前地下水是大多数矿区主要的生活用水、灌溉用水和工业用水来源，因此，在矿区开展地下水的原位修复，经济意义、社会效益和生态环境效益显著。

目前，地下水修复的方法较多，主要分为抽出处理和原位修复，抽出处理对含水层渗透系数有较高要求，且存在非水相去除难度大的问题。另外，抽出处理本身对地下水环境的扰动较大；目前通用技术中垂直钻探进行地下修复如图1所示，包括土层101，受污染含水层102、潜水面103、垂直钻孔104，106，107，108、地下水流向105和煤矸石山109；原位修复最常用的方法是通过一系列的地面垂直钻孔104进行修复物质投放，通过修复物质与受污染地下水一系列的生物、化学和物理反应，实现受污染地下水的原位修复。受含水层渗透系数、地下水流速等客观条件限制，无论抽出处理还是原位修复，单个垂直井对污染地下水的修复半径较小，需要在地面向受污染含水层102打多个垂直钻孔104（工程造价高），才能实现地下水的全方位修复。同时，由于矿区地下水受污染最严重的区域一般在煤矸石山109的下部，但是在煤矸石山施工垂直钻孔106、107、108难度很大。因此，对于矿区地下水修复，尤其在煤矸石覆盖的条件下，受污染地下水的修复问题，本领域尚未有较好的方法和装置。

发明内容

本发明的目的是提供种基于定向钻探的地下水原位修复装置及方法，该装置及方法将水平井和垂直井组合成一个完整的系统，解决了常规垂直钻孔地下水修复半径小、障碍物条件下垂直钻孔施工难度大和工程造价高的问题。

为解决以上问题，本发明采用的方案是：

一种基于定向钻探的地下水原位修复装置，包括：带有同轴设置的内井和外井的竖直井，所述外井被封隔器隔离成独立的上下两个腔体，各腔体上均设置有与外部连通的孔隙段，其中下腔体上设置的孔隙段用于和带有径向射流孔的水平孔相连，上腔体的内部设置有过滤装置；所述内井内设置有泵送装置，并且其上设置有分别与所述外井各腔体相通的孔隙段。

优选的，上述的一种基于定向钻探的地下水原位修复装置，所述外井的上部安装有水位传感器。

优选的，上述的一种基于定向钻探的地下水原位修复装置，所述内井连接有输气泵和/或抽气泵。

优选的，上述的一种基于定向钻探的地下水原位修复装置，所述过滤装置为一圈围绕在所述外井上腔体内侧的过滤材料。

一种基于定向钻探的地下水原位修复方法，包括：

施工一下端深入到含水层的竖直井；

施工至少一个水平孔，所述水平孔上设置有与含有水层相通的径向射流孔；