CN112081624A - 一种基于废旧轮胎回收利用的采矿环境再造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于废旧轮胎回收利用的采矿环境再造方法，包括如下步骤：将多个废旧轮胎重叠胶粘在一起形成废旧轮胎串联体，所述废旧轮胎串联体的空腔构成轮胎充填区；以矿柱充当拐角、通过并排布置的多个废旧轮胎串联体围成中央充填区；在轮胎充填区和中央充填区内布置滤水管；向轮胎充填区内注入尾砂胶结料浆养护至目标强度；分层充填中央充填区，待中央充填区充填至最后一层时，以周向多点充填的方式实现中央充填区的接顶充填。本申请的采矿环境再造方法，利用废旧轮胎固体废弃物作为充填体构筑的主要构件，在提高了施工效率的同时，大大改善了充填结构的抗冲击能力，降低了爆破冲击波对充填结构的损伤，从而实现了残矿的安全高效回收。
Description
技术领域
本发明涉及残矿回收时的采矿环境再造充填技术领域，具体涉及一种基于废旧轮胎回收利用的采矿环境再造方法。
背景技术
“绿色矿山”已成为矿山企业生产的终极目标。充填采矿法由于其能高效利用矿山固废，提高资源回收率，降低贫化率，已在国内外矿山得到广泛应用。然而，受矿体赋存环境、采矿方法、围岩条件等制约，矿山充填工作往往不能一蹴而就。尤其在使用过房柱法开采的矿山，生产早期追求富矿的提取或较高的生产能力，遗留下了大量分散分布的不规则矿柱。矿柱经历长时间暴露，在应力集中作用主导下，岩体内部产生损伤，严重威胁现场工作安全，同时也造成了极大的资源浪费。随着经济环境、生产技术、企业管理理念的不断改善与提升，残矿回收技术将成为众多矿山企业面临的难题。分散分布的点柱均为独立个体且多面临空，采矿环境复杂多变，严重威胁工程机械与工人安全。为实现资源回收，必须借助土工技术改善现有工作条件，重构安全高效的采矿环境。
针对房柱法遗留的残矿回收，有研究人员提出了围堰充填采矿法，然而此类方法实施工艺较为繁琐，需要搭建大范围的脚手架，施工效率较低。再者，常规充填体作为一种强度较低的岩土材料，应力波在充填体表面的反射拉伸作用尤为明显，当遭受应力波冲击时，极易在充填体自由面产生剥离甚至坍塌现象。
废旧轮胎是一种典型的“黑色污染”，对全球生态环境造成了严重压力。随着家用车辆的普及，陈旧运输设备的报废，以及破损老化轮胎的更换，日益加剧的废旧轮胎积累已成为一种产量巨大的有害固废，严重威胁着环境及人类健康。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于废旧轮胎回收利用的采矿环境再造方法，旨在充分利用废旧轮胎固体废弃物作为充填体构筑的主要构件，在提高施工效率的同时，改善充填结构的抗冲击能力，降低爆破冲击波对充填结构的损伤，从而实现残矿的安全高效回收。
本发明通过以下技术手段解决上述问题：
一种基于废旧轮胎回收利用的采矿环境再造方法，包括如下步骤：
S1：将多个废旧轮胎重叠胶粘在一起形成废旧轮胎串联体，所述废旧轮胎串联体的空腔构成轮胎充填区；
S2：以矿柱充当拐角、以并排布置在相邻矿柱之间的废旧轮胎串联体充当围挡边构成充填边框，通过充填边框围成中央充填区；
S3：在轮胎充填区和中央充填区内布置滤水管，并将滤水管的底端出水口引出对应的充填区；
S4：向轮胎充填区内注入尾砂胶结料浆养护至目标强度后形成轮胎充填体，沿轮胎充填体内侧采用彩条布覆盖其表面，作为中央充填区充填尾砂胶结料浆的拦截幕布；确定中央充填区分层充填高度，待中央充填区充填至最后一层时，以轮胎充填体作为平台，将充填料浆输送管采用周向多点固定、周向多点充填的方式实现中央充填区的接顶充填。
步骤S1中，在轮胎充填区内布置轮胎串联立杆，将轮胎串联立杆的顶、底端分别通过锚栓或锚杆与待改造矿区的顶板和底板连接。
步骤S2中，在中央充填区内布置中央立杆，将中央立杆的顶、底端也分别通过锚栓或锚杆与待改造矿区的顶板和底板连接，并将中央立杆通过呈辐射状的多根钢丝绳与废旧轮胎串联体连接。
步骤S1中，将相邻废旧轮胎串联体胶粘在一起。
步骤S3中，所述滤水管为塑料螺纹管。
进一步，所述轮胎串联立杆和中央立杆均为木制或钢制立杆。
步骤S4中，在中央充填区的接顶充填料浆中加入混凝土膨胀剂，实现主动接顶。
步骤S1中，选用同一型号的废旧轮胎构造废旧轮胎串联体。
本发明的有益效果：
1、一方面，以重叠胶粘在一起的多个废旧轮胎构成废旧轮胎串联体，利用废旧轮胎串联体的自带空腔构成轮胎充填区，同时，由并列布置的多个废旧轮胎串联体围成中央充填区，因此，整个充填区的构造工艺简便，大大提高了施工效率；另一方面，轮胎主要基底材质为橡胶，柔韧性极高，橡胶材料在工程中被广泛应用于减震、消音等，有利于提高充填区的抗冲击能力；轮胎在带束层中加入了尼龙束，钢丝束，大幅度提高了其抗拉性能；轮胎作为典型的复合材料，具有诸多夹层结构，主要有橡胶胎面，覆盖层，钢丝束带层，尼龙束带层，帘布层，气密层等，不同层之间波阻抗差异较大，因此应力波在轮胎内的传播伴随着多次反射，使得其传播效率与单一介质相比较低，能量耗散更快，有效削弱了应力波对轮胎充填体空间结构的影响。再者，轮胎柔韧性较高，在应力波作用下易产生较大的形变，使得应力波能量被轮胎介质不断吸收转化为弹性能，此后弹性能将以轮胎反复震荡形式释放，较低的应力波冲击对轮胎本身的损伤较小。再者，轮胎胎圈粗钢丝材质较硬，具有良好的结构性能，能够维持轮胎几何形状，进一步削弱冲击波对轮胎充填体空间结构的影响。此外，即使轮胎内的尾砂胶结充填体在爆破应力波作用下产生一定程度的损伤，破碎后的充填体仍被约束于轮胎腔体内，在应力波作用结束后仍然不会影响轮胎充填体的结构性能。
2、传统充填结构可视为一种连续介质，而本申请的充填结构是一种多个废旧轮胎串联体并排分布的空间结构体，不同废旧轮胎串联体之间存在明显分界面，同时，受现场施工精度及圆形横截面的几何特征控制，相邻废旧轮胎串联体之间接触面极小甚至分离，削弱了应力波的进一步传播。
3、废旧轮胎可以充当保护壳，能够避免附近机械作业造成的剐蹭损伤。
4、对废旧轮胎进行了回收利用，实现了固体废弃物废旧轮胎的资源化利用，避免了焚烧、就地掩埋等带来的环境污染，有效遏制了废旧轮胎带来的黑色污染。
5、该技术既可以用于充填挡墙的构筑，也可以用于建造封闭围堰式充填结构，为空区充填提供空间约束，以此改善了复杂恶劣的残矿回收环境，实现了残矿资源高效回收。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的A-A示意图；
图2为本发明的B-B示意图。
图中：1--矿柱；2--废旧轮胎；3--滤水管；4--轮胎串联立杆；5--尾砂胶结料浆；6--彩条布；7--中央立杆；8--钢丝绳；9--顶板；10--底板；11--锚杆。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。
如图1-2所示，本实施例的基于废旧轮胎回收利用的采矿环境再造方法，包括如下步骤：
S1：将多个同一型号的废旧轮胎2重叠胶粘在一起形成废旧轮胎串联体，所述废旧轮胎串联体的空腔构成轮胎充填区；
S2：以矿柱1充当拐角、以并排布置在相邻矿柱1之间的多个胶粘在一起的废旧轮胎串联体充当围挡边构成充填边框，通过充填边框围成中央充填区；
S3：在轮胎充填区和中央充填区内竖直布置滤水管3，滤水管3为竖直布置的塑料螺纹管，滤水管3作为充填泌出水的流出通道，其底端出水口引出充填区，一个可行的方案是：轮胎充填区内的滤水管的出水口从最底层废旧轮胎的侧面开口引出，中央充填区内的滤水管的出水口从底部引出；
S4：向轮胎充填区内注入尾砂胶结料浆5养护至目标强度后形成轮胎充填体，沿轮胎充填体内侧采用彩条布6覆盖其表面，作为中央充填区充填尾砂胶结料浆的拦截幕布，防止中央充填区充填料浆时跑浆；根据充填站料浆供应能力、中央充填区跨度、料浆固结时间等因素灵活确定中央充填区分层充填高度，待中央充填区充填至最后一层时，以轮胎充填体作为平台，将充填料浆输送管采用周向多点固定、周向多点充填的方式实现中央充填区的接顶充填，以便尽可能消除料浆流向四角，从而提高接顶率和接顶充填效果。此外，也可在接顶充填料浆中加入混凝土膨胀剂，实现主动接顶。
轮胎充填体与中央充填体养护至目标强度后，基于土工技术重构的安全性更高的采矿环境已经实现，即可开展矿柱回采工作。对于围岩稳定性较差且充填体尺寸较小的区域，采用浅孔留矿法进行回采。随着被充填区域尺度的增加，可改用中深孔进行矿柱爆破，提高生产效率。
步骤S1中，在废旧轮胎串联体内串入木制或钢制的轮胎串联立杆4，将轮胎串联立杆4的顶、底端分别通过锚栓或锚杆11与待改造矿区的顶板9和底板10连接，以便提高废旧轮胎串联体串接的一体性、可靠性。
步骤S2中，在中央充填区内布置木制或钢制的中央立杆7，将中央立杆7的顶、底端也分别通过锚栓或锚杆11与待改造矿区的顶板9和底板10连接，并将中央立杆7通过呈辐射状的多根钢丝绳8与废旧轮胎串联体连接。以便进一步提高充填结构的稳定性。
综上所述，本实施例的采矿环境再造方法，利用废旧轮胎固体废弃物作为充填体构筑的主要构件，在提高了施工效率的同时，大大改善了充填结构的抗冲击能力，降低了爆破冲击波对充填结构的损伤，从而实现了残矿的安全高效回收。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种基于废旧轮胎回收利用的采矿环境再造方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将多个废旧轮胎(2)重叠胶粘在一起形成废旧轮胎串联体，所述废旧轮胎串联体的空腔构成轮胎充填区；
S2：以矿柱(1)充当拐角、以并排布置在相邻矿柱之间的废旧轮胎串联体充当围挡边构成充填边框，通过充填边框围成中央充填区；
S3：在轮胎充填区和中央充填区内布置滤水管(3)，并将滤水管(3)的底端出水口引出对应的充填区；
S4：向轮胎充填区内注入尾砂胶结料浆(5)养护至目标强度后形成轮胎充填体，沿轮胎充填体内侧采用彩条布(6)覆盖其表面，作为中央充填区充填尾砂胶结料浆的拦截幕布；确定中央充填区分层充填高度，待中央充填区充填至最后一层时，以轮胎充填体作为平台，将充填料浆输送管采用周向多点固定、周向多点充填的方式实现中央充填区的接顶充填。
2.根据权利要求1所述的基于废旧轮胎回收利用的采矿环境再造方法，其特征在于，步骤S1中，在轮胎充填区内布置轮胎串联立杆(4)，将轮胎串联立杆(4)的顶、底端分别通过锚栓或锚杆(11)与待改造矿区的顶板(9)和底板(10)连接。
3.根据权利要求2所述的基于废旧轮胎回收利用的采矿环境再造方法，其特征在于，步骤S2中，在中央充填区内布置中央立杆(7)，将中央立杆(7)的顶、底端也分别通过锚栓或锚杆(11)与待改造矿区的顶板(9)和底板(10)连接，并将中央立杆(7)通过呈辐射状的多根钢丝绳(8)与废旧轮胎串联体连接。
4.根据权利要求1所述的基于废旧轮胎回收利用的采矿环境再造方法，其特征在于，步骤S1中，将相邻废旧轮胎串联体胶粘在一起。
5.根据权利要求1所述的基于废旧轮胎回收利用的采矿环境再造方法，其特征在于，步骤S3中，所述滤水管(3)为塑料螺纹管。
6.根据权利要求1所述的基于废旧轮胎回收利用的采矿环境再造方法，其特征在于，所述轮胎串联立杆(4)和中央立杆(7)均为木制或钢制立杆。
7.根据权利要求1所述的基于废旧轮胎回收利用的采矿环境再造方法，其特征在于，步骤S4中，在中央充填区的接顶充填料浆中加入混凝土膨胀剂，实现主动接顶。
8.根据权利要求1所述的基于废旧轮胎回收利用的采矿环境再造方法，其特征在于，步骤S1中，选用同一型号的废旧轮胎构造废旧轮胎串联体。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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