Investigación sobre tecnologías aplicables para la protección y gestión ambiental geológica de la Base Energética de Ordos
Es necesario seleccionar una geología de desarrollo del carbón adecuada en función de los diferentes tipos de áreas mineras y los principales problemas ambientales geológicos existentes en las áreas mineras, combinados con el clima local, las formas del terreno y las condiciones económicas. Protección ambiental y tecnología de gestión. Por ejemplo, basándose en una extensa recopilación de datos e investigaciones, encontramos que los principales problemas ambientales geológicos en el área minera de Daliuta son: primero, el hundimiento del suelo y las fisuras del suelo; segundo, la acumulación y combustión espontánea de montañas de ganga de carbón; tercero, la destrucción; de los recursos hídricos. La zona minera de Tongchuan no sólo enfrenta problemas como hundimiento del suelo, fisuras del suelo, montañas de ganga de carbón y contaminación del agua, sino que también enfrenta la transformación de una ciudad con recursos de carbón agotados. Tomando como ejemplos el hundimiento del suelo y las fisuras del suelo, la acumulación de ganga de carbón, la destrucción de los recursos hídricos y la transformación urbana por agotamiento del carbón en el área minera de Daliuta del área minera de Tongchuan, las tecnologías aplicables para la protección y gestión del medio ambiente geológico en el desarrollo del carbón en estos dos Se discutieron áreas clave.
(1) Tecnologías aplicables para el control de hundimientos y fisuras del terreno
1 Distribución del uso del suelo en zonas mineras
El área de Daliuta se encuentra ubicada en el Mu Us Sandy Land y la meseta de Loess La zona de unión pertenece a la zona montañosa de loess cubierta por arena amarilla y a la zona montañosa de loess. La población agrícola promedio de la ciudad de Daliuta es de 14,2 personas/km2, la tierra cultivada (tierras de regadío y tierras fluviales) es de 15 acres/km2 y la zona montañosa es de 18 acres/km2. Es una zona escasamente poblada con una gran superficie. El 70,5% de la superficie terrestre son pastizales, tierras arenosas y áreas de lecho rocoso. El área de hundimiento formada por minería totalmente mecanizada es completamente un área de hundimiento y no se puede distinguir de la forma montañosa original. La clave para controlar el hundimiento del terreno en estas áreas es rellenar grandes fisuras del suelo.
Al mismo tiempo, no podemos ignorar el efecto destructivo del hundimiento sobre las tierras cultivadas, así como la gestión y restauración de las tierras cultivadas en zonas de hundimiento. Según imágenes de teledetección por satélite SPOT5 y estudios de campo del 31 de julio de 2005 (Xu, 2006), la superficie de tierra cultivada de la zona minera de Daliuta representa el 15,8% de la superficie de tierra cultivada de toda la zona minera, de la cual la tierra de secano representa el 6,6% y la tierra de regadío el 9,2%. El secano se distribuye en las playas entre dunas de arena, terrazas, montañas bajas y valles y llanuras, cubriendo una superficie de 24,84km2. Los principales cultivos son maíz, mijo, mijo, papa, girasol, etc. La tierra irrigada se distribuye principalmente en el río Ulanmulun y los valles de fuentes de agua. Como Shuanggou, Muhegou, Huojimiangou, Haojiagou y Halagou. Los principales cultivos incluyen maíz, mijo, mijo, patatas, mijo, hortalizas, melones, leña medicinal y otras plantas, cubriendo una superficie de 9,24 km2. Aunque estas tierras agrícolas representan una pequeña proporción de toda la superficie minera, son. la supervivencia de los agricultores locales. Por lo tanto, es necesario abordar seriamente los daños a las tierras cultivadas.
2. Tecnologías aplicables para el tratamiento de hundimientos y fisuras del terreno.
De acuerdo con la topografía y las condiciones de uso del suelo de la zona minera de Daliuta, las grietas grandes se pueden rellenar simplemente en zonas de pastizales, terrenos arenosos y pozos de derrumbe que no requieren tratamiento especial siempre que no afecten. La minería del carbón puede ser naturalmente estable y mezclarse naturalmente con las formas montañosas locales.
Para las tierras agrícolas, es necesario aplicar alguna tecnología de control de ingeniería combinada con tecnología de control biológico para restaurar el uso de las tierras cultivadas. Dado que la ganga de carbón en la zona minera de Daliuta contiene una cierta cantidad de metales pesados y fluoruro, no se puede utilizar para rellenar y recuperar pozos colapsados. Por lo tanto, la tierra cultivada derrumbada en la zona minera de Daliuta se puede recuperar utilizando un método simple de excavación profunda y relleno poco profundo. Una vez nivelada la tierra, es adecuada para la restauración de tierra cultivada. Combinado con tecnología de recuperación de bombas de lodo o tecnologías de recuperación biológica simples, económicas y efectivas, como el método de neutralización ácido-base y el método de abono verde, la densidad aparente, la porosidad, el contenido de agua y la cantidad de infiltración, el contenido de materia orgánica y el contenido de nutrientes del suelo recuperado pueden aumentar adecuadamente la productividad de la tierra.
(2) Tecnologías aplicables para el control de las montañas de ganga de carbón
1 La naturaleza y los problemas existentes de la ganga de carbón en el área minera
Todas las vetas de carbón en la zona. El área minera de Shendong tiene un metamorfismo bajo. Los tipos de carbón y roca de carbón son carbón semibrillante, semioscuro y opaco. Su composición es hulla brillante y hulla oscura, contiene una pequeña cantidad de vitrinita y carbón sedoso, con una materia orgánica total superior al 98% y es inflamable. El carbón tiene pocos componentes nocivos y es principalmente carbón con muy bajo contenido de cenizas, muy bajo en azufre, muy bajo en fósforo y con alto poder calorífico. La ganga de carbón y la ganga de carbón seleccionada se componen de ganga de carbón negro, que contiene principalmente rocas de techo falso y fondo falso en la veta de carbón. Extraer ganga de carbón y mezclarlo con carbón aumenta la inflamabilidad de la ganga de carbón. Cuanto mayor es el grado de mecanización, más ganga de carbón se incorpora. Por lo tanto, incluso si el contenido de azufre en la ganga es bajo y la ganga se mezcla con carbón combustible, la combustión espontánea de la montaña de ganga es inevitable si las condiciones externas lo permiten. Antes del área de investigación, hubo combustión espontánea de ganga en el patio de ganga de la mina de carbón Liuta Daliuta.
Cuando la ganga de carbón se almacena en el patio, el polvo de la erosión eólica se genera fácilmente en climas ventosos. Las condiciones del polvo dependen principalmente del tamaño de las partículas, el contenido de humedad de la superficie y la velocidad del viento.
Según las estadísticas meteorológicas, la velocidad media anual del viento en esta zona es de 1,7 m/s y hace viento en primavera. La frecuencia de la velocidad del viento que supera los 4,8 m/s en un año es de aproximadamente el 5,53%, lo que demuestra que la montaña de desechos puede reducir el polvo bajo ciertas condiciones.
Además, la ganga de carbón contiene una cierta cantidad de metales pesados y fluoruro. Si se apila al azar y no se toman medidas para su recuperación, contaminará el medio ambiente del suelo.
2. Tecnologías aplicables para la gestión integral de las montañas de ganga de carbón.
La prevención es la máxima prioridad en la combustión espontánea en las montañas de ganga de carbón. En vista del alto grado de mecanización de la preparación del carbón en la zona minera de Daliuta, la medida más eficaz para evitar la combustión espontánea de la ganga de carbón es eliminar eficazmente las virutas o los terrones de carbón mezclados en ella. Además, en vista de la posibilidad de contaminación por metales pesados provenientes de la ganga de carbón en las zonas mineras, es eficaz adoptar métodos de acumulación en capas, cobertura del suelo, recuperación y ecologización. Dependiendo del área del incendio, la gravedad de la combustión espontánea, el entorno geográfico y las condiciones de construcción, se debe seleccionar un plan de tratamiento de combustión espontánea razonable y eficaz para las colinas de ganga de carbón. A juzgar por la práctica de la ingeniería nacional y extranjera, el método de inyección como método principal, complementado con medidas integrales como el sellado de superficies, la compactación y la inyección de agente extintor de espuma, es actualmente una tecnología madura y eficaz para controlar la combustión espontánea en montañas de roca estéril.
En los últimos años, con el fin de mejorar la eficiencia, reducir costos y reducir la contaminación, el Área Minera de Daliuta ha considerado e implementado tecnología de tratamiento de desechos subterráneos durante las etapas de diseño y construcción de la mina para digerir y procesar todos los desechos subterráneos. (Julia, 2002).
El tratamiento subterráneo de ganga y escoria utiliza carretillas elevadoras de minería y camiones sin orugas con neumáticos para descargar la ganga y la escoria generadas durante el proceso de producción a carriles cercanos, carriles de ganga, carriles de construcción y otros carriles abandonados, complementados con otros métodos de seguridad. SIDA.
(1) Utilice cinta para tratar la ganga durante las etapas de construcción de la extensión del túnel, la entrada del túnel y la cámara de cabeza del túnel.
De acuerdo con la cantidad de desechos vertidos, excave una cámara subterránea de descarga de desechos en el pilar de carbón permanente reservado cerca e intente aprovechar al máximo el túnel abandonado original de la mina.
(2) Tratar la ganga u otras estructuras en el proceso de adelgazamiento de la veta de carbón.
Según el diseño se debería abrir un carril de 15m cada 50m entre dos carriles a nivel adyacentes. A excepción de las vías que deben reservarse durante el proceso de producción, se pueden utilizar otras vías como vías de descarga de ganga. Si el camino reservado aún no es suficiente para descargar ganga, según sea necesario, excave un camino con la misma sección transversal que el camino y una profundidad de aproximadamente 8 m en el pilar de carbón del camino cercano. Algunos carriles de construcción abandonados también se utilizan como carriles de eliminación de residuos. Al descargar ganga, cuando hay menos ganga, el montacargas minero la llevará directamente al carril de descarga de ganga; cuando hay mucha ganga, se utilizará un camión con neumáticos de goma sin orugas para arrojar la ganga al carril de descarga de ganga; y luego se utilizará un montacargas minero para apilarlo, maximizando la utilización del callejón de ganga.
Para evitar la combustión espontánea de las piedras de desecho, se construyen muros de contención en todas las líneas de eliminación de desechos. Para los carriles de ganga llenos de carbón triturado, la superficie de la ganga debe cubrirse con loess apretado para evitar la contaminación secundaria de la ganga y se debe instalar una capa impermeable para evitar que la entrada al carril se selle; combustión espontánea.
Utilizar tecnología de tratamiento subterráneo de escoria de ganga de carbón para reducir el costo por tonelada de carbón, no ocupar tierras y evitar que las sustancias tóxicas y nocivas de la ganga de carbón contaminen el medio ambiente y los cuerpos de agua debido a la erosión y la lixiviación; combustión espontánea de ganga de carbón y reducción de la contaminación del aire. Se ha reducido el contenido de sustancias tóxicas y nocivas como los sulfuros en el producto y se han logrado buenos beneficios ambientales económicos y ecológicos.
(3) Tecnologías aplicables para el aprovechamiento integral de los recursos hídricos en zonas mineras
1. Condiciones hidrogeológicas y daños a los recursos hídricos en zonas mineras
La zona minera es ubicado en Mu Us Sandy Land y el norte de Shaanxi Loess. El terreno en el cruce de la meseta es más alto en el noroeste y más bajo en el sureste. El oeste y el norte son dunas de arena, dunas y playas, y el este y sureste son zonas montañosas sin loes. Los tipos de agua subterránea en el área minera se pueden dividir en tres categorías: grupo de rocas acuíferas de poros de roca suelta, grupo de rocas acuíferas de fisura de roca quemada y grupo de rocas acuíferas de poros de roca clástica jurásica. Las formaciones rocosas acuíferas afectadas por el desarrollo del carbón incluyen principalmente: el acuífero de la Formación Sarawusu del Pleistoceno Superior Cuaternario y el acuífero de roca quemada.
Debido al desarrollo de los recursos de carbón, el daño a los recursos hídricos de la zona es integral: el colapso de la superficie y las fisuras del suelo causadas por la minería subterránea del carbón han cambiado la estructura geotécnica de la zona vadosa y el drenaje de la mina. ha cambiado las condiciones de suministro, diámetro y descarga de la mina, lo que ha provocado una serie de problemas como el drenaje del acuífero, la disminución del nivel del agua subterránea, el secado del agua superficial y el deterioro de la calidad del agua, afectando así la cantidad total y la calidad del agua disponible. Recursos hídricos en la zona minera. El acuífero de arena eólica es el más afectado en la zona minera. En algunas zonas el acuífero ha sido drenado y el acuífero original se ha convertido en una zona vadosa profunda. En las condiciones actuales, el alcance de la influencia de las aguas subterráneas en la región está controlado por la escala del acuífero natural, que va desde unos pocos cientos de metros hasta varios kilómetros.
En el lado oeste del río Ulan Mulun, debido al pequeño tamaño de los acuíferos de arena eólica y loess, el alcance de influencia es menor en el lado este del río Ulan Mulun, especialmente en el área de Aobao Shili, los acuíferos son; mayor y el impacto de la minería en las aguas subterráneas es mayor (Xu, 2006).
2. Tecnologías aplicables para la utilización integral de los recursos hídricos en áreas mineras
Bajo la gestión efectiva de Shendong Coal Company, el área minera de Daliuta básicamente ha logrado la utilización del recurso agua de mina. Las medidas específicas consisten en utilizar tecnología avanzada para tratar las aguas residuales domésticas y, al mismo tiempo, en combinación con las características del agua de mina, las áreas de mina y sus rellenos, centrarse en desarrollar tecnología de filtración y purificación del agua de mina para las áreas de mina, y la implementaron con éxito. en el campo minado de Daliuta, logrando beneficios económicos, ambientales y ecológicos objetivos.
Aunque el Área Minera de Daliuta ha logrado con éxito la utilización integral del agua de la mina, debido a que el área minera está ubicada en la árida zona desértica del noroeste, hay menos precipitaciones y más evaporación, lo que resulta en una Además, la escasez natural de recursos hídricos causada por el desarrollo del carbón Los problemas de destrucción y pérdida de agua se han convertido en un déficit cada vez más grave, y es necesario considerar otras formas para una utilización integral y efectiva de los recursos hídricos en las áreas mineras.
En vista de esta situación, los académicos nacionales y extranjeros han centrado sus objetivos en el estudio de la utilización del agua del suelo. Sin embargo, todos estos estudios se encuentran en la etapa de investigación teórica básica, que incluye: investigación sobre el impacto del colapso en la humedad del suelo, investigación sobre el mecanismo de migración de la humedad del suelo en áreas de hundimiento e investigación sobre la contaminación del agua del suelo causada por la minería. Actualmente no existen estudios sobre la mejora de la eficiencia en el uso del agua del suelo en áreas de hundimiento. De 2005 a 2007, el proyecto general de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales "Investigación sobre el mecanismo de migración de humedad en la zona vadosa bajo subsidencia minera" (Proyecto No.: 40472124) llevó a cabo investigaciones sobre la migración de humedad y el entorno ecológico en la zona vadosa del Área de hundimiento de la minería del carbón de Shenfu Dongsheng, logró algunos resultados preliminares, proporcionando bases teóricas y apoyo técnico para la protección y utilización integral de los recursos hídricos del suelo en las áreas de minería del carbón. Sobre esta base, exploramos más a fondo la utilización integral del agua del suelo en el área de hundimiento de la minería del carbón y proponemos un plan de protección y tratamiento adecuado para la utilización integral del agua del suelo en el área minera de Daliuta, haciendo una cierta contribución al ahorro ecológico de agua en la zona minera.
(D) Tecnologías adecuadas para la transformación de ciudades agotadas en carbón
1. Estado actual del desarrollo de las ciudades mineras
La Oficina de Minería de Tongchuan está ubicada en Laotongguan. Mina de carbón 65438 a Una empresa de carbón a gran escala desarrollada sobre la base de 0955. Hay 30.041 empleados registrados, 32.691 jubilados y alrededor de 216.000 familiares de empleados. Dado que la mayoría de las minas de producción se construyeron y pusieron en funcionamiento a finales de los años cincuenta y principios de los sesenta, las reservas de carbón, el alcance de los campos mineros, la capacidad de producción y la vida útil de las minas estaban todos limitados por las condiciones geológicas y mineras de ese momento. Desde la década de 1980, se han desguazado y cerrado nueve pares de minas, lo que ha reducido la capacidad de diseño en 3,96 millones de toneladas. En la actualidad, la capacidad de producción aprobada de 8 pares de minas en el mundo es de 9,65 millones de toneladas anuales y no existen minas relacionadas. Algunas minas en la región oriental tienen recursos agotados, cargas pesadas y altos costos de producción. Están solicitando el proyecto nacional de cierre y quiebra de minas agotadas. Los problemas de producción y desarrollo son cada vez más importantes y la supervivencia y el desarrollo de las empresas enfrentan graves desafíos.
2. Tecnologías apropiadas para la transformación de ciudades mineras con recursos agotados
Con referencia a la experiencia en la transformación de ciudades con recursos agotados en el país y en el extranjero, creemos que lo siguiente Los puntos son muy importantes para la transformación exitosa de la ciudad minera de Tongchuan.
(1) Promover su transformación económica con el vigoroso desarrollo de industrias alternativas como núcleo.
Específicamente: aprovechar plenamente el potencial de utilización de los recursos de carbón existentes; fortalecer la utilización y reutilización integral de los recursos y desechos asociados para reducir el desperdicio de recursos; solicitar activamente la extensión de las minas; extender el período de extracción de los recursos de carbón; y ampliar el tiempo de minería de acuerdo con su propio posicionamiento funcional, características y demanda del mercado, desarrollar industrias alternativas (como el turismo) lo antes posible y, en última instancia, formar una estructura industrial diversificada.
(2) Impulsar la transformación social centrándose en la promoción del empleo y la mejora de la seguridad social.
Las medidas específicas incluyen: capacitar a los trabajadores despedidos; apoyar el desarrollo de pequeñas y medianas empresas; fomentar el empleo por cuenta propia; y establecer y mejorar los mecanismos de seguridad social.
(3) Apuntar a cambiar el medio ambiente y promover la transformación ambiental de las ciudades mineras.
Las medidas específicas incluyen: transformar minas abandonadas y minas a cielo abierto en parques mineros de acuerdo con las condiciones locales para mejorar el entorno de vida de las ciudades mineras y promover el desarrollo del turismo en las ciudades mineras.
El segundo es la investigación sobre la protección del entorno geológico y la tecnología de tratamiento en el desarrollo petrolero.
Hay una gran cantidad de contaminantes derivados del petróleo en la Zona de Desarrollo del Yacimiento Petrolífero de Ordos, principalmente aguas residuales aceitosas, petróleo crudo, Lodo que contiene gases residuales, etc. Existe forma.
Esto significa que si no se toman medidas a tiempo, la contaminación por petróleo se convertirá en el principal método de contaminación en la zona, el grado de contaminación se profundizará aún más y el entorno ecológico se deteriorará aún más. Según los resultados de investigaciones anteriores y las conclusiones de este estudio, no hay contaminación directa de las aguas subterráneas locales por aguas residuales aceitosas, petróleo crudo y lodos que contienen gases residuales. La contaminación de las aguas superficiales es relativamente pequeña, pero la contaminación del suelo es muy grave. . La protección y gestión del entorno ecológico del suelo son de gran importancia para la supervivencia y la vida de las personas y deben recibir atención universal. Según las propiedades del suelo y las condiciones de contaminación en el área de loess, combinadas con factores integrales como la geología, el clima y la planificación urbana de la región, se puede considerar la tecnología de biorremediación. Mediante análisis, investigaciones y pruebas, se descubrió que existe una gran cantidad de flora microbiana en el suelo de loess, lo que proporciona condiciones innatas para el uso de microorganismos para remediar suelos contaminados con petróleo.
Por lo tanto, basándose en este hecho, a través del avance y la demostración de la contaminación del suelo causada por el desembarco de petróleo crudo, se llevaron a cabo experimentos de remediación microbiana in situ del suelo en el área para explorar métodos viables de recuperación ecológica. restauración en zonas de loess.
(A) Factores que se deben considerar en la remediación de suelos contaminados con petróleo en áreas de loess
En las áreas del norte de Shaanxi y Longdong, la contaminación del suelo por petróleo es más grave y debido al desarrollo de la industria petrolera Con el aumento en el uso de petróleo, la contaminación del suelo por petróleo será más común y grave. En vista del análisis anterior, se deben considerar los siguientes factores para la remediación de la contaminación por petróleo del suelo en áreas con loess: ① Las características climáticas, la estructura geológica y el tipo de suelo del sitio contaminado (2) Se debe adoptar una tecnología de remediación adecuada de acuerdo con; el tipo, cantidad y naturaleza de los contaminantes; (3) ) El efecto, el tiempo, la dificultad y el costo de la restauración; ④ El método seleccionado debe ser adecuado para el desarrollo económico local y la planificación urbana; tecnologías contaminantes, de alta eficiencia y altamente operables; ⑥ Desarrollar nuevas tecnologías de acuerdo con las condiciones locales.
(2) Selección de métodos de remediación
En las áreas con loess, el suelo absorbe fácilmente los contaminantes derivados del petróleo. Por un lado, desde la perspectiva de la naturaleza de los contaminantes del petróleo, el petróleo es una sustancia hidrofóbica y viscosa con macromoléculas, por lo que las moléculas de petróleo pueden alcanzar fácilmente la superficie del suelo y adherirse a la superficie de las partículas del suelo, y los contaminantes del petróleo que se adhieren a la La superficie de las partículas del suelo tiene más probabilidades de adherir más contaminantes del petróleo al mismo tiempo, el aceite es más liviano que el agua y el aceite en el agua es principalmente aceite en fase disuelta y emulsionado. Tiene buena dispersión y es fácilmente capturado y absorbido por el suelo. coloides de partículas. Además, la solubilidad del aceite en agua es baja. Según las reglas empíricas de adsorción, cuanto menor es la solubilidad, mayor es la cantidad de adsorción. Finalmente, el aceite en agua existe en forma de pequeñas partículas en estado turbulento. El mecanismo de adsorción no son solo las moléculas de aceite en las moléculas. La adsorción a las partículas bajo la acción de la fuerza entre fuerzas y la fuerza de carga, así como la adhesión de todas las partículas de aceite a las partículas, permite que el aceite alcance el equilibrio de adsorción a un mayor velocidad en un período de tiempo más corto, que también es una característica de la adsorción de aceite. Por otro lado, a juzgar por las propiedades del loess, la velocidad de adsorción de los medios porosos depende principalmente de la velocidad de difusión externa de las partículas y de la difusión de los poros; velocidad. La velocidad de difusión extragranular es directamente proporcional a la concentración disuelta, el área de superficie del adsorbente y el tamaño de partícula del adsorbente, mientras que la velocidad de difusión intersticial es generalmente inversamente proporcional a potencias más altas del tamaño de partícula del adsorbente. El loess se compone principalmente de partículas de polvo (0,05 ~ 0,005 mm). El tamaño de las partículas es pequeño, el área externa es grande y la distancia de difusión dentro de las partículas es pequeña, lo que da como resultado una velocidad de adsorción más rápida. Precisamente por estas características de la zona de loess se necesita una tecnología limpia eficiente, económica y ecológicamente asequible para remediar el suelo contaminado con petróleo en la zona de loess. La atenuación natural es un nuevo tipo de tecnología de limpieza desarrollada sobre la base de la biodegradación y es un desarrollo de los métodos de tratamiento biológico tradicionales. En comparación con la remediación física y química de suelos contaminados, la remediación microbiana puede acelerar la velocidad de la biodegradación natural al optimizar los factores ambientales. Es sin duda una tecnología de limpieza eficiente, económica y ecológicamente asequible, y también es el método más viable para controlar la contaminación por petróleo. . método.
En resumen, actualmente es más apropiado utilizar tecnología microbiana para remediar suelos contaminados con petróleo en áreas de loess.