CN107780965A - 一种新废弃矿井存放废弃混凝土及封存二氧化碳的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新废弃矿井存放废弃混凝土及封存二氧化碳的方法，对新废弃矿井的各个巷道进行分隔，并确定分隔后各个空间的体积；从距离新废弃矿井井口的最远端开始，按照确定的分隔后各个空间的体积依次构筑分隔墙；采用新废弃矿井的材料运输系统将废弃混凝土运送至分隔后的空间内堆积，并在堆积过程中采用供水系统喷洒饱和石灰水；构筑密闭墙将堆积废弃混凝土的空间密封，并在密闭墙上设有高压管路；待密闭墙达到密闭要求后，利用新废弃矿井的压风管路与高压管路相连，向该空间内注入二氧化碳气体；完成注入的二氧化碳气体量后停止并封堵高压管路。能解决废弃混凝土放置、新废弃矿井填充及二氧化碳封存的问题，降低土地污染及大气温室效应。
Description
技术领域
本发明涉及一种新废弃矿井存放废弃混凝土及封存二氧化碳的方法。
背景技术
混凝土作为人类最大用量的建筑材料，其理论与技术已日趋成熟。然而目前大量混凝土被应用的同时对人居环境和生态系统带来了负面影响。中国建筑的平均寿命较短仅为35年，远低于欧洲70年的使用寿命，城市拆迁及工程改造也废弃了大量的混凝土，根据现有数据推算得出到2020年，我国废弃混凝土量将达到6.28亿吨，由于目前中国的废弃混凝土97％都是直接填埋和露天堆积，这样就会浪费了大量的土地资源，而且污染了环境。因此如何处理废弃混凝土既不会占用土地资源，也可以降低对环境的污染是亟需解决的问题。
另外我国是世界上最大的煤炭生产和消费国。长期大规模高强度的煤炭开采产生了为数众多的废弃矿井和面积巨大的采空区，采空后会对采空区进行抽采煤层气；对于废弃矿井可划分为新废弃矿井和老废弃矿井，新废弃矿井是指已经停止生产，但是矿井中的运输系统和供水系统还未拆除；而老废弃矿井是指矿井已经停产一定时间且矿井中的运输设备已完全拆除，并且对矿井进行煤层气抽采，但是目前无论是新废弃矿井还是老废弃矿井内均有空间，从而使矿井内空缺的地面易发生沉降、塌陷等灾害情况，由于新废弃矿井内运输系统及供水系统还未拆除，因此如何利用新废弃矿井的运输系统对其内部的巷道进行填充，进而降低沉降、塌陷等灾害情况发生是亟需解决的问题。
由于全球碳循环的失汇，即人类活动如矿物燃料燃烧与毁林等释放到大气中的二氧化碳超过同期地球大气中二氧化碳的增量及海洋吸收量的现象，这样就会导致大气中的二氧化碳越来越多，从而导致地球温室效应的加剧，最终导致全球出现极端天气的情况大大增加，虽然已知的材料中有些对二氧化碳气体具有吸收作用，如混凝土，但是由于混凝土都是用于建筑的构造，因此也不具有封存所需的密闭空间从而无法进行二氧化碳气体的封存，因此如何对人类活动后产生的二氧化碳气体进行封存使其不排放到大气中也是亟需解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种新废弃矿井存放废弃混凝土及封存二氧化碳的方法，将废弃混凝土充填到新废弃矿井的巷道内，同时将二氧化碳气体充入矿井巷道内，从而解决废弃混凝土放置、新废弃矿井填充及二氧化碳封存的问题，降低土地污染及大气温室效应。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种新废弃矿井存放废弃混凝土及封存二氧化碳的方法，具体步骤为：
A、依据新废弃矿井通风系统图和新废弃矿井采掘平面工程图对该矿井的各个巷道进行分隔，并确定分隔后各个空间的体积；
B、从距离新废弃矿井井口的最远端开始，按照步骤A确定的分隔后各个空间的体积依次构筑分隔墙；
C、采用新废弃矿井的运输系统将废弃混凝土运送至其中一个分隔后的空间内堆积，并在堆积过程中采用新废弃矿井的供水系统喷洒饱和石灰水；
D、构筑密闭墙将堆积废弃混凝土的空间密封，并在距离地面高度为0.8至0.9倍密闭墙高度处设有用于二氧化碳注入的高压管路；
E、待密闭墙完全密闭该空间且达到密闭要求后，利用新废弃矿井运输系统的压风管路与高压管路相连，向该空间内注入二氧化碳气体；所述二氧化碳气体的注入压力为1MPa～1.5MPa；
F、当注入的二氧化碳气体量达到该空间体积的100～120倍时，停止二氧化碳气体的注入，并封堵高压管路；
G、重复步骤B～F，直至完成新废弃矿井所有分隔空间的废弃混凝土存放及二氧化碳封存。
进一步，所述分隔后每个空间体积为60m3～90m3。
进一步，各个空间内堆积的废弃混凝土体积不小于各个空间体积的90％，所述废弃混凝土的粒径范围0～50mm。
进一步，所述各个空间内喷洒饱和石灰水的体积为各个空间体积的40％～60％。
进一步，所述高压管路为硬质管，抗气压强度不小于5MPa；所述高压管路伸入空间内的端口设有堵头且伸入空间内的管壁开设多个筛孔，筛孔孔径为5mm～10mm。
进一步，所述分隔墙及密闭墙的二氧化碳气体渗透率低于0.1mD。
与现有技术相比，本发明先将新废弃矿井的巷道确定分隔成各个空间的体积，然后构筑分隔墙及密闭墙，依次向各个空间内输送废弃混凝土进行堆积存放，从而利用新废弃矿井的运输系统对其内的巷道进行填充，解决了废弃矿井资源开发利用，且能减轻巷道变形引发的地表沉降及塌陷，而且使废弃混凝土具有存放空间，从而能节约大量的土地资源，保护环境；另外在废弃混凝土堆积过程中喷洒饱和石灰水，其中水能让密闭空间内废弃混凝土有一定的湿度，有益于废弃混凝土对后续注入的二氧化碳气体进行封存，石灰水的氢氧化钙成分也能进一步加强对二氧化碳气体的吸收和封存，由于废弃混凝土的吸收作用可对二氧化碳气体进行吸收，可将二氧化碳气体注入新废弃矿井巷道分隔后的各个空间内，从而减轻二氧化碳排放到大气中引起的温室效应。
附图说明
图1是本发明中巷道分隔空间的正视示意图；
图2是本发明中巷道分隔空间的俯视示意图。
图中：1、分隔墙；2、废弃混凝土；3、巷道；4、密闭墙；5、高压管路；6、筛孔；7、铁丝；8、堵头；9、巷道壁。
具体实施方式
下面将对本发明作进一步说明。
如图1和2所示，本发明的具体步骤为：
A、依据新废弃矿井通风系统图和新废弃矿井采掘平面工程图对该矿井的各个巷道3进行分隔，并确定分隔后各个空间的体积；
B、从距离新废弃矿井井口的最远端开始，按照步骤A确定的分隔后各个空间的体积依次构筑分隔墙1；
C、采用新废弃矿井的运输系统将废弃混凝土2运送至其中一个分隔后的空间内堆积，并在堆积过程中采用新废弃矿井的供水系统喷洒饱和石灰水；
D、构筑密闭墙4将堆积废弃混凝土2的空间密封，并在距离地面高度为0.8至0.9倍密闭墙4高度处设有用于二氧化碳注入的高压管路5；
E、待密闭墙4完全密闭该空间且达到密闭要求后，利用新废弃矿井运输系统的压风管路与高压管路5相连，向该空间内注入二氧化碳气体；所述二氧化碳气体的注入压力为1MPa～1.5MPa；
F、当注入的二氧化碳气体量达到该空间体积的100～120倍时，停止二氧化碳气体的注入，并封堵高压管路5；
G、重复步骤B～F，直至完成新废弃矿井所有分隔空间的废弃混凝土2存放及二氧化碳封存。
进一步，所述新废弃矿井巷道3分隔后每个空间体积为60m3～90m3。
进一步，各个空间内堆积的废弃混凝土2体积不小于各个空间体积的90％，所述废弃混凝土2的粒径范围0～50mm。采用这种范围的粒径，由于粒径差距大，存放时粒径较大的之间的间隙较大，而粒径较小的之间间隙较小，从而既有利于最大限度的存放废弃混凝土2，又有利于二氧化碳在废弃混凝土颗粒间隙中的运送扩散，进而增加废弃混凝土2与二氧化碳气体的接触面积，提高了废弃混凝土2封存二氧化碳的效果。
进一步，所述各个空间内喷洒饱和石灰水的体积为各个空间体积的40％～60％。
进一步，所述高压管路5为硬质管，抗气压强度不小于5MPa；所述高压管路5伸入空间内的端口设有堵头8且伸入空间内的管壁开设多个筛孔6，筛孔6孔径为5mm～10mm。采用这种结构能防止在输送废弃混凝土2进入空间内时废弃混凝土颗粒进入高压管路5，确保二氧化碳气体注入的通畅；并且堵头8采用铁丝7捆扎固定便于拆卸。
进一步，所述分隔墙1及密闭墙4的二氧化碳气体渗透率低于0.1mD。采用这种密封要求能尽可能减少注入的二氧化碳气体的溢出。
Claims (6)
1.一种新废弃矿井存放废弃混凝土及封存二氧化碳的方法，其特征在于，具体步骤为：
A、依据新废弃矿井通风系统图和新废弃矿井采掘平面工程图对该矿井的各个巷道进行分隔，并确定分隔后各个空间的体积；
B、从距离新废弃矿井井口的最远端开始，按照步骤A确定的分隔后各个空间的体积依次构筑分隔墙；
C、采用新废弃矿井的运输系统将废弃混凝土运送至其中一个分隔后的空间内堆积，并在堆积过程中采用新废弃矿井的供水系统喷洒饱和石灰水；
D、构筑密闭墙将堆积废弃混凝土的空间密封，并在距离地面高度为0.8至0.9倍密闭墙高度处设有用于二氧化碳注入的高压管路；
E、待密闭墙完全密闭该空间且达到密闭要求后，利用新废弃矿井运输系统的压风管路与高压管路相连，向该空间内注入二氧化碳气体；所述二氧化碳气体的注入压力为1MPa～1.5MPa；
F、当注入的二氧化碳气体量达到该空间体积的100～120倍时，停止二氧化碳气体的注入，并封堵高压管路；
G、重复步骤B～F，直至完成新废弃矿井所有分隔空间的废弃混凝土存放及二氧化碳封存。
2.根据权利要求1所述的一种新废弃矿井存放废弃混凝土及封存二氧化碳的方法，其特征在于，所述分隔后每个空间体积为60m3～90m3。
3.根据权利要求1所述的一种新废弃矿井存放废弃混凝土及封存二氧化碳的方法，其特征在于，各个空间内堆积的废弃混凝土体积不小于各个空间体积的90％，所述废弃混凝土的粒径范围0～50mm。
4.根据权利要求1所述的一种新废弃矿井存放废弃混凝土及封存二氧化碳的方法，其特征在于，所述各个空间内喷洒饱和石灰水的体积为各个空间体积的40％～60％。
5.根据权利要求1所述的一种新废弃矿井存放废弃混凝土及封存二氧化碳的方法，其特征在于，所述高压管路为硬质管，抗气压强度不小于5MPa；所述高压管路伸入空间内的端口设有堵头且伸入空间内的管壁开设多个筛孔，筛孔孔径为5mm～10mm。
6.根据权利要求1所述的一种新废弃矿井存放废弃混凝土及封存二氧化碳的方法，其特征在于，所述分隔墙及密闭墙的二氧化碳气体渗透率低于0.1mD。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
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Address after: 221018 Jiangsu Province, Xuzhou City Yunlong District No. 2 Lishui Road Patentee after: Xuzhou University of Technology Address before: 221000 Jiangsu province Xuzhou Quanshan District South 3rd Ring Rd No. 18 Xuzhou Institute of Technology University of science and Technology Park (Xuzhou City, 2.5 Industrial Park) Patentee before: Xuzhou University of Technology |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
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Application publication date: 20180309 Assignee: Xuzhou Norteng Network Technology Co.,Ltd. Assignor: XUZHOU University OF TECHNOLOGY Contract record no.: X2023320000178 Denomination of invention: A New Method for Storing Waste Concrete and Sealing Carbon Dioxide in Abandoned Mines Granted publication date: 20190125 License type: Common License Record date: 20230731 |