CN108863285B - 一种复合尾矿砂塑性防渗材料及其施工工艺 - Google Patents

一种复合尾矿砂塑性防渗材料及其施工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合尾矿砂塑性防渗材料及其施工工艺,采用的防渗拌合料组分及质量百分含量为:稳定剂3%~5%,保水剂3%~5%,水玻璃9.5%~15%,水泥9.5%~15%,尾矿浆60%~75%;所述的稳定剂为氯化钙和四水硼酸钠的混合物,所述的保水剂为乙二醛。其施工工艺为:防渗材料的准备及拌合、受喷面的处理、防渗拌合料的输送、防渗拌合料的喷射、喷射质量的检查。本发明具有渗透性极低,耐酸、耐碱性好,施工铺设方便的优点,可以有效解决各类固体废弃物贮存、处置场地的边坡、坑底、基底的防渗问题。

Description

一种复合尾矿砂塑性防渗材料及其施工工艺
技术领域
本发明涉及一种固体废弃物贮存、处置场地的防渗材料,尤其适用于矿山废弃露天采坑,山谷形、傍山型尾矿库及垃圾填埋场等固体废弃物处置场地的边坡、坑底、基底的防渗处理,也可用于排土场地基的防渗处理。
背景技术
我国矿山经过几十年的开采,留下了大量的露天采坑、地下空区。露天采坑及地下空区往往相伴而生。随着土地资源的稀缺,各类废弃物贮存、处置场地的减少,露天采坑的利用越来越多,由此,露天采坑堆置废弃物所产生的渗流对地下采空区的危害随之而来。
国内尾矿的处置主要为尾矿堆放和用于充填采空区两种,其中尾矿堆放是处置尾矿量最大的一种方式,由于尾矿中有水和少量有害元素的存在,对山谷型、傍山型尾矿库而言,尾矿水通过地面及周边山坡渗入地下水,造成地下水污染。
另外,随着我国经济的发展,工业化和城市化不断加快,各类固体废弃物贮存、处置越来越多,我国大部分土壤受到越来越多的污染威胁。据不完全统计,全国受到污染的耕地约1.5亿亩,固体废弃物堆存占地和毁田约500万亩,合计约占耕地面积的1/10,2001年12月28日国家环境保护总局发布了《一般工业固体废弃物贮存、处置场污染控制标准》(GB18599-2001),2007年1月17日中华人民共和国建设部发布了《生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范》(CJJ113-2007)。
目前对边坡防渗主要采用以下三种方式建立防渗层进行防渗。①粘土防渗层:它要求粘土的天然粘土土质良好,能够满足防渗的要求。对粘土的渗透系数、液体限度、塑性、PH值等都具有较高的要求,效果较差。②膨润土防渗层:该防渗层是在地质条件较差的地形,在粘土中加入一定比例的膨润土,以适应地质条件较差的地形,它不仅对粘土具有一定的要求,同时适用范围较小。③高密度聚乙烯(HDPE)防渗层:它在工程中主要以“两布一膜”的形式,即土工布+HDPE膜+土工布铺垫防渗层,该种防渗层要求边坡坡面光滑,否则防渗效果较差,且成本较高。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述问题,而提供一提供种渗透性极低,耐酸、耐碱性好,施工铺设方便的复合尾矿砂塑性防渗材料,从而有效解决各类固体废弃物贮存、处置场地的边坡、坑底、基底的防渗问题。
本发明的另一个目的为提供一种复合尾矿砂塑性防渗材料的施工工艺。
为实现本发明的上述目的,本发明一种复合尾矿砂塑性防渗材料采用以下技术方案实现:
采用的防渗拌合料组分及质量百分含量为:
稳定剂:3%~5%;
保水剂:3%~5%;
水玻璃:9.5%~15%;
水泥:9.5%~15%;
尾矿浆:60%~75%。
防渗拌合料组分及各组分的质量百分含量优选为:
稳定剂:3.3%~4.2%;
保水剂:3.2%~4.5%;
水玻璃:11.0%~13.0%;
水泥:11.0%~14.5%;
尾矿浆:65.0%~73.5%。
上述稳定剂为:氯化钙和四水硼酸钠。按质量百分比的配比为氯化钙50%~60%,四水硼酸钠40%~50%;优选为:氯化钙54%~58%,四水硼酸钠42%~46%。复合配物采用干料配制。
上述保水剂为:乙二醛。
上述尾矿浆的质量浓度为:60%~70%。以有效粒径<0.07mm的细尾矿砂为优,含有铁、铝的尾矿砂防渗效果更好。
本发明一种复合尾矿砂塑性防渗材料的施工工艺为:
1)防渗材料的准备及拌合:按照上述配比将稳定剂、保水剂、水玻璃、水泥、尾矿浆混合搅拌均匀,制备出防渗拌合料。
2)受喷面的处理:对边坡、露天采场坑底、地下开采塌陷坑坑底或尾矿库基底进行清理,清除大块岩石、浮土、树叶、杂草。
3)防渗拌合料的输送:防渗拌合料的输送应以最少的转载次数,最短的时间,从搅拌地点运至喷射地点,保持防渗拌合料的匀质性,不离析、不分层。
4)防渗拌合料的喷射:将输送到喷射地点的防渗拌合料分段、分部、分块进行喷射,初喷厚度在7~9cm厚,行间搭接长度4~8cm;复喷宜分段进行,先喷平凹面,再喷凸面,每段长度4.5~7.0m,以4.8~5.5m为优;最终形成防渗材料层的厚度为10~12cm。
对于边坡面的防渗处理,喷射应自上而下分段、分部、分块进行喷射。
5)喷射质量的检查:喷射结束后,对喷射的防渗材料层进行检查,对少喷漏喷处进行补喷,直至合格。
本发明一种复合尾矿砂塑性防渗材料,充分利用尾矿中细粒矿物质的化学特性,在外加的化合物作用下,通过物理、化学反应形成不透水的高分子胶状物,该高分子不与酸、碱和其他盐分起化学反应,且有良好的和易性。该材料可喷射胶结于各类固体废弃物贮存、处置场地的边坡、坑底、基底进行防渗,尤其适用于矿山废弃露天采坑,山谷形、傍山型尾矿库及垃圾填埋场等固体废弃物处置场地的边坡防渗,解决技术界困扰的难题。
与现有技术采用防渗方法相比,本发明一种复合尾矿砂塑性防渗材料具有如下优点:
(1)渗透性极低,仅为高质量粘土的1/1000,渗透系数可达到k=1×10-9
(2)耐酸、耐碱性好,稳定性强;
(3)不仅适应各种坡度,尤其为高陡边坡的防渗处理,而且适合露天采场坑底、地下开采塌陷坑坑底以及尾矿库基底、排土场地基的防渗处理;
(4)便于施工铺设,喷射效率高,不需要碾压;
(5)固结强度高,防冲刷;
(6)防植物穿刺,且对渗透性不产生影响。
附图说明
图1是本发明一种复合尾矿砂塑性防渗材料用于高陡边坡防渗处理时的喷射施工示意图;
图2为本发明一种复合尾矿砂塑性防渗材料实施工艺流程图。
附图标记为:1-露天采场高陡边坡;2-防渗材料层;3-边坡受喷面;4-湿喷机械;5-防渗拌合料;6-空压机;7-输送管道;8-送料平台。
具体实施方式
为更好地描述本发明,下面结合附图对本发明一种复合尾矿砂塑性防渗材料及其施工工艺做进一步详细描述。
本发明一种复合尾矿砂塑性防渗材料,采用的防渗拌合料组分及质量百分含量为:稳定剂3%~5%,保水剂3%~5%,水玻璃9.5%~15%,水泥9.5%~15%,尾矿浆60%~75%;所述的稳定剂为氯化钙和四水硼酸钠的混合物,所述的保水剂为乙二醛。所述的稳定剂中按质量百分比的配比为氯化钙50%~60%,四水硼酸钠40%~50%,复合配物采用干料配制。所述尾矿浆的质量浓度为:60%~70%,尾矿浆中的尾矿为有效粒径<0.07mm的含有铁、铝的细粒尾矿砂。
以露天矿山高陡边坡防渗处理施工为例。由图1所示的本发明一种复合尾矿砂塑性防渗材料用于高陡边坡防渗处理时的喷射施工示意图并结合图2看出,本发明一种复合尾矿砂塑性防渗材料的施工工艺采用以下步骤:
1)防渗材料的准备及拌合:按照上述配比将稳定剂、保水剂、水玻璃、水泥、尾矿浆混合搅拌均匀,制备出防渗拌合料5;
2)受喷面的处理:对露天矿山高陡边坡1的表面进行清理,清除大块岩石、浮土;
3)防渗拌合料的输送、喷射:防渗拌合料5是利用空压机6或其他动力,并通过送料平台8将一定比例配合的防渗拌合料5送入湿喷机械4中,再通过管道7输送并以高速喷射到边坡受喷面3上凝结硬化而成的一种防渗材料层2。
防渗拌合料5的输送应以最少的转载次数,最短的时间,从搅拌地点运至喷射地点,保持防渗拌合料的匀质性,不离析、不分层;
输送到喷射地点的防渗拌合料5应该自上而下分段、分部、分块进行喷射,初喷厚度在7~9cm厚,行间搭接长度4~8cm;复喷亦分段进行,先喷平凹面,再喷凸面,每段长度4.5~7.0m;最终形成防渗材料层的厚度为10~12cm;
5)喷射质量的检查:喷射结束后,对喷射的防渗材料层2进行检查,对少喷、漏喷处进行补喷,直至合格。

Claims (4)

1.一种复合尾矿砂塑性防渗材料,用于边坡、露天采场坑底、地下开采塌陷坑坑底或尾矿库基底的防渗处理,其特征在于采用的防渗拌合料组分及质量百分含量为:稳定剂3%~5%,保水剂3%~5%,水玻璃9.5%~15%,水泥9.5%~15%,尾矿浆60%~75%;所述的稳定剂为氯化钙和四水硼酸钠的混合物,所述的保水剂为乙二醛;所述的稳定剂中按质量百分比的配比为氯化钙50%~60%,四水硼酸钠40%~50%;所述尾矿浆的质量浓度为60%~70%,尾矿浆中的尾矿为有效粒径<0.07mm的含有铁、铝的细粒尾矿砂。
2.如权利要求1所述的一种复合尾矿砂塑性防渗材料,其特征在于采用的防渗拌合料组分及质量百分含量为:稳定剂3.3%~4.2%,保水剂3.2%~4.5%,水玻璃11.0%~13.0%,水泥11.0%~14.5%,尾矿浆65.0%~73.5%。
3.如权利要求1或2所述的一种复合尾矿砂塑性防渗材料,其特征在于:所述的稳定剂中按质量百分比的配比为氯化钙54%~58%,四水硼酸钠42%~46%。
4.如权利要求3所述的一种复合尾矿砂塑性防渗材料的施工工艺,其特征在于采用以下步骤:
1)防渗材料的准备及拌合:按照上述配比将稳定剂、保水剂、水玻璃、水泥、尾矿浆混合搅拌均匀,制备出防渗拌合料;
2)受喷面的处理:对边坡、露天采场坑底、地下开采塌陷坑坑底或尾矿库基底进行清理,清除大块岩石、浮土、树叶、杂草;
3)防渗拌合料的输送:防渗拌合料的输送应以最少的转载次数,最短的时间,从搅拌地点运至喷射地点,保持防渗拌合料的匀质性,不离析、不分层;
4)防渗拌合料的喷射:将输送到喷射地点的防渗拌合料分段、分部、分块进行喷射,初喷厚度在7~9cm厚,行间搭接长度4~8cm;复喷亦分段进行,先喷平凹面,再喷凸面,每段长度4.5~7.0m;最终形成防渗材料层的厚度为10~12cm;
5)喷射质量的检查:喷射结束后,对喷射的防渗材料层进行检查,对少喷、漏喷处进行补喷,直至合格。
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