CN114044652B - 用于垃圾焚烧飞灰处置的矿井防污防渗处理方法及防渗层 - Google Patents
用于垃圾焚烧飞灰处置的矿井防污防渗处理方法及防渗层 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114044652B CN114044652B CN202111313512.XA CN202111313512A CN114044652B CN 114044652 B CN114044652 B CN 114044652B CN 202111313512 A CN202111313512 A CN 202111313512A CN 114044652 B CN114044652 B CN 114044652B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- seepage
- concrete
- mine
- impermeable
- fly ash
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 title claims abstract description 85
- 238000004056 waste incineration Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 title claims abstract description 19
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims abstract description 69
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 68
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims abstract description 34
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims description 34
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims description 34
- 229940092782 bentonite Drugs 0.000 claims description 33
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 29
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 16
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims description 15
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 11
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 11
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 9
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 8
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 8
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 8
- ONCZQWJXONKSMM-UHFFFAOYSA-N dialuminum;disodium;oxygen(2-);silicon(4+);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Na+].[Na+].[Al+3].[Al+3].[Si+4].[Si+4].[Si+4].[Si+4] ONCZQWJXONKSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 6
- 229940080314 sodium bentonite Drugs 0.000 claims description 6
- 229910000280 sodium bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 5
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 3
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 14
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 14
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 11
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 11
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 10
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 10
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 description 8
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 8
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 8
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 6
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 6
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 description 5
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 2
- HGUFODBRKLSHSI-UHFFFAOYSA-N 2,3,7,8-tetrachloro-dibenzo-p-dioxin Chemical compound O1C2=CC(Cl)=C(Cl)C=C2OC2=C1C=C(Cl)C(Cl)=C2 HGUFODBRKLSHSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960001484 edetic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000004746 geotextile Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000005325 percolation Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- HRXKRNGNAMMEHJ-UHFFFAOYSA-K trisodium citrate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O HRXKRNGNAMMEHJ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F17/00—Methods or devices for use in mines or tunnels, not covered elsewhere
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00724—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 in mining operations, e.g. for backfilling; in making tunnels or galleries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明提供了一种用于垃圾焚烧飞灰处置的矿井防污防渗处理方法及防渗层，包括：步骤3，对于涌水通道采用骨料胶凝浆液进行注浆封堵；步骤4，对于渗水通道采用无骨料胶凝浆液进行劈裂法注浆封堵；步骤5，对矿井的半圆拱形巷道进行防渗处理：防渗处理的具体过程包括：首先，用压缩空气将防渗混凝土拌合料经喷枪高速喷射于原矿井的半圆拱形巷道壁的表面，形成第一道混凝土防渗层，然后在第一道混凝土防渗层上铺设防水毯，通过锚固销将防水毯与第一道混凝土防渗层紧密连接；再向防水毯喷射防渗混凝土拌合料，形成第二道混凝土防渗层。本发明利用在巷道内部铺设两道混凝土防渗层夹一道GCL膨润土防水毯的方式，达到防渗隔污和二次支护的效果。
Description
技术领域
本发明属于矿井技术领域，涉及危险废弃物处置，具体涉及一种用于垃圾焚烧飞灰处置的矿井防污防渗处理方法及防渗层。
背景技术
随着垃圾产量的逐年提高，减量化、资源化和无害化需求迫切。截至2019年底，全国在运的418座垃圾焚烧发电厂，在建167座，总处理能力已达1.3亿吨/年，相当于年产飞灰650万吨。随着生活垃圾无害化处理率的提高，全国垃圾焚烧发电厂建设投产将日渐增加，届时飞灰产量也大规模增加。面对地上有限的土地资源，地下空间利用将是未来发展的主要趋势。我国是煤炭大国，煤炭资源分布广泛，煤炭开采遗留大量地下空间可利用。但由于矿井所处地质条件较为复杂，尤其受构造和采动影响，含水层中的水会沿着完整含水层段孔隙进入到采空区、垮落断裂带以及构造断裂带裂隙进而回灌到矿井中。垃圾焚烧飞灰作为危险废物，含有二噁英、重金属等不宜分解的有毒物质，虽然经过固化或稳定化处理，但经过长期的酸性地下水浸泡仍然具有污染物渗滤重金属沿着地下水运移通道污染地下水的问题。
目前，已有的防渗技术多为填埋场的防污屏障设计，即在填埋场铺设天然黏土、压实黏土垫层、土工膜、土工符合膨润土衬垫、建立垂直防渗墙等，填埋场场地较平整且面积较大，施工工艺相对简单，因此，上述方法对于地表的垃圾防污防渗起到较好的效果。但是井下地质环境复杂，可利用的巷道断面多成半圆拱形，且地下水淋滤作用明显，普通垃圾填埋场的处理方法无法应用于井下空间防污防渗处理中。
因此，急需一种用于垃圾焚烧飞灰处置的矿井防污防渗处理方法来防止矿井中酸性地下水使固化或稳定化的飞灰中重金属溶出造成井下重金属污染。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种用于垃圾焚烧飞灰处置的矿井防污防渗处理方法及防渗层，解决现有技术中垃圾焚烧飞灰的重金属容易扩散的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种用于垃圾焚烧飞灰处置的矿井防污防渗处理方法，该方法包括以下步骤：
步骤1，根据矿井工程地质和水文地质资料圈定水分渗流通道和水分富集区域；
步骤2，在水分渗流通道和水分富集区域内，根据煤层回采时的曾经的突水信息和巷道内的水分渗滤信息，并结合地球物理探查和水化学检测等监测资料，确定矿井的巷道附近的涌水通道和渗水通道；
步骤3，对于涌水通道采用骨料胶凝浆液进行注浆封堵；
所述的骨料胶凝浆液中，胶凝材料与骨料的质量比为1:2.5～1:3.2；水的掺加质量为胶凝材料掺加质量的0.5～1.1倍；
步骤4，对于渗水通道采用无骨料胶凝浆液进行劈裂法注浆封堵；
所述的无骨料胶凝浆液包括水泥膨润土浆液和硅酸钠溶液，硅酸钠溶液掺加体积为水泥膨润土浆液体积的0.48～0.52倍；
注浆按照先向渗水通道内压入水泥膨润土浆液，经过2～3小时后，提高注浆压力，向其中注入硅酸钠溶液，同时利用膨润土膨胀特性和硅酸钠溶液遇水泥胶体微粒迅速凝结，进而有效封堵渗水通道内的微裂隙；
步骤5，对矿井的半圆拱形巷道进行防渗处理：
矿井位于地层内，矿井的内壁为半圆拱形巷道壁，紧贴半圆拱形巷道壁设置有墙体防渗层，即对整个飞灰处置空间的表面墙体结构设置墙体防渗层；
所述的墙体防渗层从外至内依次包括第一道混凝土防渗层、防水毯和第二道混凝土防渗层，防水毯和第一道混凝土防渗层之间以及防水毯和第二道混凝土防渗层之间通过锚固销进行锚固；
所述的第一道混凝土防渗层底部的地层内设置有排水沟，排水沟内铺设有卵石，排水沟内还设置有污染物监测探头；
所述的防水毯从外至内依次包括超致密土工合成布、天然钠基膨润土、结构致密的土工合成布和聚乙烯丝的四层结构；
所述的锚固销包括锚固杆，锚固杆上设置有多层锚环；
所述的防渗处理的具体过程包括：首先，用压缩空气将防渗混凝土拌合料经喷枪高速喷射于原矿井的半圆拱形巷道壁的表面，形成第一道混凝土防渗层，然后在第一道混凝土防渗层上铺设防水毯，通过锚固销将防水毯与第一道混凝土防渗层紧密连接；再向防水毯喷射防渗混凝土拌合料，形成第二道混凝土防渗层。
本发明还具有如下技术特征：
具体的，步骤3中，所述的胶凝材料为水泥、粉煤灰和膨润土，水泥、粉煤灰和膨润土的质量配比为1:(0.5～3):(0.05～0.2)；
所述的骨料为砂、煤矸石和/或建筑固废破碎料，骨料粒径为5mm～2cm。
具体的，步骤4中，所述的水泥膨润土浆液，以重量份数计，包括以下原料：水泥85～92份，膨润土15～8份，水100份；
所述的硅酸钠溶液的模数2.6～2.8，浓度为38～40波美度。
具体的，步骤5中，所述的防渗混凝土拌合料，以重量份数计，包括以下原料：聚丙烯防渗纤维为1～3％、防渗外加剂为0.5～1.5％、水泥为20～30％，骨料为65.5～78.5％。
优选的，所述的第一道混凝土防渗层的厚度为20～30cm，优选25cm，所述的第二道混凝土防渗层的厚度10～20cm，优选15cm。
本发明还保护一种墙体防渗层，该墙体防渗层的结构与如上所述的墙体防渗层结构相同。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
(Ⅰ)本发明的方法能够从入渗通道处阻断地下水入侵，利用在矿井中建造复合防渗结构，达到阻隔地下水入侵和处置飞灰重金属扩散问题的目的。本发明的方法利用在巷道内部铺设两道混凝土防渗层夹一道GCL膨润土防水毯的方式，达到防渗隔污和二次支护的效果。
(Ⅱ)本发明的方法能够有效利用煤矿开采后形成的地下闲置空间；
(Ⅲ)本发明的方法分别从地质结构中水流通道封堵和巷道防渗墙建造两个方面阻断了地下水对所处置的垃圾焚烧飞灰的淋滤作用和垃圾焚烧飞灰中污染物扩散。
(Ⅳ)本发明的方法解决了传统填埋场防污屏障施工工艺简单无法应用于地下半圆拱形巷道防渗处理的问题，创造性发明了适用于地下半圆拱形巷道防渗隔污的处理方法。
附图说明
图1为本发明的方法中包封箱体堆至地下飞灰处置空间示意图。
图2为本发明中的螯合剂或化学药剂处理后的垃圾焚烧飞灰包封处理过程示意图。
图3为本发明中的包封箱体的整体结构示意图。
图4为本发明中的飞灰处置空间封闭处理中注浆示意图。
图5为本发明中的矿井地下协同处置垃圾焚烧飞灰的结构示意图。
图6(a)为未进行包封处的垃圾焚烧飞灰中污染物运移数值模拟结果。
图6(b)为本发明中的矿井地下协同处置垃圾焚烧飞灰中污染物在包封箱体中运移数值模拟结果。
图6(c)为本发明中的矿井地下协同处置垃圾焚烧飞灰中污染物在处置封层中运移数值模拟结果。
图7为本发明的墙体防渗层的结构示意图。
图8为本发明的防水毯的结构示意图。
图9为本发明的锚固销的结构示意图。
图10(a)为垃圾焚烧飞灰在天然地下空间内污染物运移数值模拟结果。
图10(b)为本发明所述的用于垃圾焚烧飞灰处置的矿井防污防渗处理方法中巷道仅存在混凝土防渗时污染物运移数值模拟结果。
图10(c)为本发明所述的用于垃圾焚烧飞灰处置的矿井防污防渗处理方法中污染物在混凝土和GCL结构下的运移数值模拟结果。
图中各个标号的含义为：1-顶板岩层，2-包封箱体；3-墙体防渗层，4-底板岩层；5-注浆管，6-黏土砂浆，7-包封箱体垛，8-处置封层，9-飞灰处置空间，10-地层，11-半圆拱形巷道壁；
201-箱体，202-螯合剂或化学药剂飞灰混合体，203-水泥砂浆层；
301-第一道混凝土防渗层，302-防水毯，303-第二道混凝土防渗层，304-锚固销，305-排水沟，306-卵石，307-污染物监测探头；
30201-超致密土工合成布，30202-天然钠基膨润土，30203-结构致密的土工合成布，30204-聚乙烯丝；
30401-锚固杆，30402-锚环。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例给出一种矿井地下协同处置垃圾焚烧飞灰的方法，如图1至图5所示，包括以下步骤：
步骤一，选取垃圾焚烧飞灰处置地点；
选取能够以矿井的地下空间作为飞灰处置空间9的区域作为垃圾焚烧飞灰处置地点；
垃圾焚烧飞灰处置地点为地质条件较好、空间结构较好、距离水源较远、岩层整体防渗等级较高的区域；
飞灰处置空间9的顶部为顶板岩层1，底部为底板岩层4。
步骤二，对整个飞灰处置空间9的表面墙体结构进行防止地下水入侵和防止污染物运移的矿井防污防渗处理，得到墙体防渗层3，矿井防污防渗处理为一级隔污屏障；
作为本实施例的一种优选方案，墙体防渗层3的具体结构采用实施例3中的墙体防渗层的结构。
作为本实施例的一种优选方案，矿井防污防渗处理的具体方法采用实施例4中的用于垃圾焚烧飞灰处置的矿井防污防渗处理方法。
步骤三，在垃圾焚烧飞灰处置地点的地表对垃圾焚烧飞灰进行包封处理，形成包封箱体2；包封处理为二级隔污屏障；
步骤三中，包封处理的具体过程为：
步骤S31,预制厚度为8～10cm的箱体201，箱体201由水泥砂浆制成；
步骤S32,在地表密闭罐体中对飞灰进行预处理，将螯合剂或化学药剂与垃圾焚烧飞灰均匀混合，将螯合剂或化学药剂飞灰混合体202装入预制的箱体201中，且注入高度为距离箱体201顶部8～10cm，待利用螯合剂或化学药剂处理后的飞灰污染物被有效控制，即达到有效固化稳定化后，再在箱体201中注入水泥砂浆层203，对箱体201进行封顶处理，以实现飞灰的包封处理。
本实施例中，螯合剂采用垃圾处理过程中常用的螯合剂，例如TMT(三巯基均三嗪三钠盐类)、EDTA(乙二胺四乙酸。化学药剂采用垃圾处理过程中常用的化学试剂，例如磷酸钠、纳米SiO2、Al2O3。
优选的，水泥砂浆中，水泥与砂的质量比为1:3，水的掺加量为水泥质量的0.5倍。
步骤四，将包封箱体2整齐放置于飞灰处置空间9形成包封箱体垛7。
优选的，步骤四中，包封箱体垛7尺寸长度为沿走向方向8～10m，宽度依据飞灰处置空间9尺寸而定。
进一步优选的，当飞灰处置空间宽度小于8m时包封箱体垛尺寸为(8～10m)×{飞灰处置空间宽度-(0.60～0.8m)}；当飞灰处置空间宽度大于8m时，包封箱体垛尺寸为(8～10m)×(8～10m)。
更进一步优选的，包封箱体垛7的垛与垛之间的间距d3为30～40cm，箱体顶部与防渗处理后的墙体之间的距离d1为30～40cm，箱体侧面与防渗处理后的墙体之间的距离d2为30～40cm。
步骤五，将包封箱体垛堆放完毕后，将飞灰处置空间9进行封闭处理，在出口位置设置处置封层8，多个包封箱体垛7之间的飞灰处置空间9中填充满黏土砂浆6；黏土砂浆6为三级隔污屏障；
具体的，步骤五中，处置封层8为钢筋混凝土结构，宽度40～50cm，浇筑分两次完成，先使混凝土浇筑至距离顶板30cm左右位置，向垃圾焚烧飞灰处置空间9中插入注浆管5至最远处，向其中注入质量浓度为70％～80％的黏土砂浆6，黏土砂浆6为三级隔污屏障；同时，黏土砂浆6具有一定的塑性，可缓冲地震等动载作用；根据浆液流速和空区大小向前抽拔注浆管5，直至将整个飞灰处置空间9填满；
步骤六，拔出注浆管5，将处置封层8全部封闭。使整个垃圾焚烧飞灰处置区处于密闭空间，防止垃圾焚烧飞灰污染物自身渗滤污染地下水，同时，阻隔地下水入侵至垃圾焚烧飞灰中使污染物浸泡后渗出。实现将垃圾焚烧飞灰和地下水的阻断。
本实施例的方法能够有效缓解地面土地资源紧张，垃圾焚烧飞灰无处处置问题。
本实施例的方法能够有效利用煤矿开采后形成的地下闲置空间。
本实施例的方法能够有效防止受扰动情况下上覆岩层下沉和地表沉陷问题，为矿区生态环境提供一定保障。
本实施例的方法能够拥有三级隔污屏障，可有效将垃圾焚烧飞灰和地下水阻隔开，防止垃圾焚烧飞灰中的污染物入渗到地下水中造成地下水污染。
实施例2：
本实施例给出一种矿井地下协同处置垃圾焚烧飞灰的结构，如图5所示，该结构以矿井的地下空间作为飞灰处置空间9，飞灰处置空间9的顶部为矿井的顶板岩层1，飞灰处置空间9的底部为矿井的底板岩层4；
飞灰处置空间9设置墙体防渗层3；
飞灰处置空间9内放置有多个包封箱体垛7，每个包封箱体垛7由多个包封箱体2堆放组成；包封箱体2包括箱体201，箱体201内装有螯合剂或化学药剂飞灰混合体202，箱体201通过水泥砂浆层203封顶；
所的飞灰处置空间9的出口位置设置处置封层8，多个包封箱体垛7之间的飞灰处置空间9中填充满黏土砂浆6。
进一步的，该结构采用实施例1中的矿井地下协同处置垃圾焚烧飞灰的方法制得。
实施例1和实施例2的效果模拟测试：
利用数值模拟分别对未进行包封处的垃圾焚烧飞灰中污染物运移情况、污染物在包封箱体中运移和污染物在处置封层中运移情况进行模拟，如图6(a)至图6(c)所示，结果显示，未进行包封处的垃圾焚烧飞灰中污染物扩散距离最远；包封箱体隔污效果明显，污染物被控制在包封箱体附近；当包封箱体存在一定瑕疵时，污染物沿着瑕疵面继续扩散，但扩散范围有限，被完全阻隔在钢筋混凝土结构以内的黏土砂浆所造的三级隔污屏障以内。
实施例3：
本实施例给出一种墙体防渗层，如图7至图9所示，从外至内依次包括第一道混凝土防渗层301、防水毯302和第二道混凝土防渗层303，防水毯302和第一道混凝土防渗层301之间以及防水毯302和第二道混凝土防渗层303之间通过锚固销304进行锚固；
第一道混凝土防渗层301底部的地层10内设置有排水沟305，排水沟305内铺设有卵石306，排水沟305内还设置有污染物监测探头307；
防水毯302从外至内依次包括超致密土工合成布30201、天然钠基膨润土30202、结构致密的土工合成布30203和聚乙烯丝30204的四层结构；
锚固销304包括锚固杆30401，锚固杆30401上设置有多层锚环30402。
作为本发明的一种优选方案，第一道混凝土防渗层301的厚度为20～30cm，优选25cm，第二道混凝土防渗层303的厚度10～20cm，优选15cm。
本实施例中，防水毯302为GCL膨润土防水毯。GCL膨润土防水毯具有柔性好、密封性好、抗剪强度高、绿色环保、耐低温、耐酸碱性、化学稳定性好的特点，同时聚乙烯丝有利于第二道混凝土防渗层的附着。
本实施例中，防水毯302，纵向断裂强度≥15kN/m；横向断裂强度≥15kN/m；纵向断裂伸长率≥10％；横向断裂伸长率≥10％；垂直渗透系数≤1×10-11cm/s；剥离强度≥50N/100mm；抗静水压试验0.5MPa24小时无渗漏。
超致密土工合成布30201，单位面积质量≥1500g/m2，厚度≥7.5mm；断裂强度≥15kN/m；断裂的断裂伸长率为40％～60％。
天然钠基膨润土30202，膨胀系数≥28ml/2g，当混凝土防渗层受扰动存在一定裂隙时，天然钠基膨润土30202遇水膨胀，对裂隙产生一定自愈作用，且阻止污染物运移。
结构致密的土工合成布30203，单位面积质量≥1200g/m2，厚度≥5.5mm，断裂强度≥12kN/m，断裂的断裂伸长率为40％～80％。
聚乙烯丝30204，为弹簧状，最大外径为15～30mm，长度为255～550mm，内嵌于结构致密的土工合成布30203中聚乙烯丝的单位面积质量800～1600g/m2。
锚固销304包括锚固杆30401，锚固杆30401上设置有多层锚环30402。
本实施例中，锚固销304由聚乙烯材料制成，锚环30402以三层为例，包括一级锚环、二级锚环和三级锚环，一级锚环深入第一道混凝土防渗层一定深度后，适当提拉锚固销，使一级锚环和二级锚环张开，将GCL膨润土防水毯与第一道混凝土防渗层牢固锁在一起，同时，张开的二级锚环可对GCL膨润土防水毯中因锚固杆穿过产生缝隙进行有效封堵。三级锚环有利于第二道混凝土防渗层的附着。
本实施例中，排水沟305可对少量入渗的地下水进行疏排，污染物监测探头307可监测重金属情况，及时掌握防渗结构的有效性。
实施例4：
本实施例给出一种用于垃圾焚烧飞灰处置的矿井防污防渗处理方法，该方法包括以下步骤：
步骤1，根据矿井工程地质和水文地质资料圈定水分渗流通道和水分富集区域；
步骤2，在水分渗流通道和水分富集区域内，根据煤层回采时的曾经的突水信息和巷道内的水分渗滤信息，并结合地球物理探查和水化学检测等监测资料，确定矿井的巷道附近的涌水通道和渗水通道；
步骤3，对于涌水通道采用骨料胶凝浆液进行注浆封堵；
骨料胶凝浆液中，胶凝材料与骨料的质量比为1:2.5～1:3.2；水的掺加质量为胶凝材料掺加质量的0.5～1.1倍；
步骤3中，胶凝材料为水泥、粉煤灰和膨润土，水泥、粉煤灰和膨润土的质量配比为1:(0.5～3):(0.05～0.2)；
骨料为砂、煤矸石和/或建筑固废破碎料，骨料粒径为5mm～2cm。
步骤4，对于渗水通道采用无骨料胶凝浆液进行劈裂法注浆封堵；
无骨料胶凝浆液包括水泥膨润土浆液和硅酸钠溶液，硅酸钠溶液掺加体积为水泥膨润土浆液体积的0.48～0.52倍；
步骤4中，水泥膨润土浆液，以重量份数计，包括以下原料：水泥85～92份，膨润土15～8份，水100份；
硅酸钠溶液的模数2.6～2.8，浓度为38～40波美度。
注浆按照先向渗水通道内压入水泥膨润土浆液，经过2～3小时后，提高注浆压力，向其中注入硅酸钠溶液，同时利用膨润土膨胀特性和硅酸钠溶液遇水泥胶体微粒迅速凝结，进而有效封堵渗水通道内的微裂隙；
步骤5，对矿井的半圆拱形巷道进行防渗处理：
矿井位于地层10内，矿井的内壁为半圆拱形巷道壁11，紧贴半圆拱形巷道壁11设置有墙体防渗层3，即对整个飞灰处置空间9的表面墙体结构设置墙体防渗层3；
墙体防渗层3采用实施例3中的墙体防渗层。
防渗处理的具体过程包括：首先，用压缩空气将防渗混凝土拌合料经喷枪高速喷射于原矿井的半圆拱形巷道壁11的表面，形成第一道混凝土防渗层301，然后在第一道混凝土防渗层301上铺设防水毯302，通过锚固销304将防水毯302与第一道混凝土防渗层301紧密连接；再向防水毯302喷射防渗混凝土拌合料，形成第二道混凝土防渗层303。
步骤5中，防渗混凝土拌合料，以重量份数计，包括以下原料：聚丙烯防渗纤维为1～3％、防渗外加剂为0.5～1.5％、水泥为20～30％，骨料为65.5～78.5％。
本实施例中，骨料中最大粒径小于20mm，且10mm以上的粗骨料在30％以下。
本实施例中，防渗外加剂采用例如聚乙基羟基硅氧烷或硅酮锆等常用的防渗外加剂。
本实施例中，防渗混凝土内部的空隙率较小，同时，聚丙烯防渗纤维在混凝土中错综交杂分布，使防渗混凝土拌合料固化后形成可以阻止水分和污染物运移的混凝土防渗层。
实施例3和4的效果模拟测试：
利用数值模拟分别对垃圾焚烧飞灰在天然地下空间内污染物运移情况、巷道仅存在混凝土防渗时污染物运移情况和巷道在混凝土和GCL膨润土防水毯结构下污染物运移情况进行模拟。如图10(a)至图10(c)所示，结果显示：
第一，垃圾焚烧飞灰在天然地下空间内污染物运移较远，存在污染地下水问题。第二，混凝土作为第一道防渗屏障，具有较好的隔污性，模拟显示污染物被较好的控制在混凝土防渗墙内。当稳定的地层环境受扰，混凝土防渗屏障被突破，GCL膨润土防水毯将起到很好的隔污作用，此时GCL膨润土防水毯作为柔性材料不受扰动影响，污染物被控制在第二道屏障以内，保证了整个体系的隔污效果。
Claims (2)
1.一种用于垃圾焚烧飞灰处置的矿井防污防渗处理方法，该方法包括以下步骤：
步骤1，根据矿井工程地质和水文地质资料圈定水分渗流通道和水分富集区域；
步骤2，在水分渗流通道和水分富集区域内，根据煤层回采时的曾经的突水信息和巷道内的水分渗滤信息，并结合地球物理探查和水化学检测的监测资料，确定矿井的巷道附近的涌水通道和渗水通道；
其特征在于：
步骤3，对于涌水通道采用骨料胶凝浆液进行注浆封堵；
所述的骨料胶凝浆液中，胶凝材料与骨料的质量比为1:2.5～1:3.2；水的掺加质量为胶凝材料掺加质量的0.5～1.1倍；
步骤3中，所述的胶凝材料为水泥、粉煤灰和膨润土，水泥、粉煤灰和膨润土的质量配比为1:（0.5～3）:（0.05～0.2）；
所述的骨料为砂、煤矸石和/或建筑固废破碎料，骨料粒径为5mm～2cm；
步骤4，对于渗水通道采用无骨料胶凝浆液进行劈裂法注浆封堵；
所述的无骨料胶凝浆液包括水泥膨润土浆液和硅酸钠溶液，硅酸钠溶液掺加体积为水泥膨润土浆液体积的0.48～0.52倍；
注浆按照先向渗水通道内压入水泥膨润土浆液，经过2～3小时后，提高注浆压力，向其中注入硅酸钠溶液，同时利用膨润土膨胀特性和硅酸钠溶液遇水泥胶体微粒迅速凝结，进而有效封堵渗水通道内的微裂隙；
步骤5，对矿井的半圆拱形巷道进行防渗处理：
矿井位于地层（10）内，矿井的内壁为半圆拱形巷道壁（11），紧贴半圆拱形巷道壁（11）设置有墙体防渗层（3），即对整个飞灰处置空间（9）的表面墙体结构设置墙体防渗层（3）；
所述的墙体防渗层（3）从外至内依次包括第一道混凝土防渗层（301）、防水毯（302）和第二道混凝土防渗层（303），防水毯（302）和第一道混凝土防渗层（301）之间以及防水毯（302）和第二道混凝土防渗层（303）之间通过锚固销（304）进行锚固；
所述的第一道混凝土防渗层（301）底部的地层（10）内设置有排水沟（305），排水沟（305）内铺设有卵石（306），排水沟（305）内还设置有污染物监测探头（307）；
所述的防水毯（302）从外至内依次包括超致密土工合成布（30201）、天然钠基膨润土（30202）、结构致密的土工合成布（30203）和聚乙烯丝（30204）的四层结构；
所述的锚固销（304）包括锚固杆（30401），锚固杆（30401）上设置有多层锚环（30402）；
所述的防渗处理的具体过程包括：首先，用压缩空气将防渗混凝土拌合料经喷枪高速喷射于原矿井的半圆拱形巷道壁（11）的表面，形成第一道混凝土防渗层（301），然后在第一道混凝土防渗层（301）上铺设防水毯（302），通过锚固销（304）将防水毯（302）与第一道混凝土防渗层（301）紧密连接；再向防水毯（302）喷射防渗混凝土拌合料，形成第二道混凝土防渗层（303）；
步骤5中，所述的防渗混凝土拌合料，以重量份数计，包括以下原料：聚丙烯防渗纤维为1～3%、防渗外加剂为0.5～1.5%、水泥为20～30%，骨料为65.5～78.5%；
所述的第一道混凝土防渗层（301）的厚度为20～30cm；所述的第二道混凝土防渗层（303）的厚度10～20cm。
2.如权利要求1所述的用于垃圾焚烧飞灰处置的矿井防污防渗处理方法，其特征在于，步骤4中，所述的水泥膨润土浆液，以重量份数计，包括以下原料：水泥85～92份，膨润土15～8份，水100份；
所述的硅酸钠溶液的模数2.6～2.8，浓度为38～40波美度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111313512.XA CN114044652B (zh) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | 用于垃圾焚烧飞灰处置的矿井防污防渗处理方法及防渗层 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111313512.XA CN114044652B (zh) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | 用于垃圾焚烧飞灰处置的矿井防污防渗处理方法及防渗层 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114044652A CN114044652A (zh) | 2022-02-15 |
| CN114044652B true CN114044652B (zh) | 2022-11-15 |
Family
ID=80207470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111313512.XA Active CN114044652B (zh) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | 用于垃圾焚烧飞灰处置的矿井防污防渗处理方法及防渗层 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114044652B (zh) |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3846801B2 (ja) * | 2003-06-06 | 2006-11-15 | ライト工業株式会社 | 地中遮水壁の構築方法 |
| CN102767395B (zh) * | 2012-07-23 | 2013-11-06 | 中国神华能源股份有限公司 | 一种矿井地下水库的防渗方法 |
| CN204436397U (zh) * | 2015-02-04 | 2015-07-01 | 安徽省皖北煤电集团有限责任公司百善煤矿 | 一种防渗防火煤矿井筒 |
| CN107237651B (zh) * | 2017-06-23 | 2019-10-01 | 中国矿业大学 | 一种煤矿地下水库及水库坝体的多层次注浆防渗加固方法 |
| CN107675680B (zh) * | 2017-09-25 | 2019-07-12 | 无锡兢腾建筑装饰工程有限公司 | 一种抗渗膨润土防水毯 |
| CN210288488U (zh) * | 2019-02-13 | 2020-04-10 | 安徽省通源环境节能股份有限公司 | 一种抗污堵的填埋场防渗系统 |
| CN109914486B (zh) * | 2019-04-03 | 2023-12-26 | 天津市水利科学研究院 | 一种带锁紧固定结构的透气防渗毯及其制备方法与施工方法 |
-
2021
- 2021-11-08 CN CN202111313512.XA patent/CN114044652B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114044652A (zh) | 2022-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Patel | Geotechnical investigations and improvement of ground conditions | |
| CN105780793A (zh) | 一种高承压水地层基坑突涌应急处理方法 | |
| CN101914918B (zh) | 高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构及处理方法 | |
| CN113101789B (zh) | 利用露天矿坑封存二氧化碳的方法、结构以及开采方法 | |
| CN102146679A (zh) | 复杂地质地段土压平衡盾构通过中间风井施工方法 | |
| CN110541436B (zh) | 含渗漏检测层的双层hdpe膜垂直防污阻隔结构及方法 | |
| CN103437339A (zh) | 岩溶地层地下连续墙槽壁附近溶洞封闭的施工方法 | |
| CN107724381A (zh) | 水泥‑膨润土竖向防污隔离墙结构及方法 | |
| WO2022047643A1 (zh) | 一种环保复合型防绕渗柔性竖向隔离系统及安装方法 | |
| CN114044652B (zh) | 用于垃圾焚烧飞灰处置的矿井防污防渗处理方法及防渗层 | |
| CN204418232U (zh) | 一种应用于石油化工行业污水池的防渗结构 | |
| CN109772848B (zh) | 一种城市垃圾焚烧灰渣及飞灰深埋充填封闭的处置方法 | |
| CN114160542B (zh) | 一种矿井地下协同处置垃圾焚烧飞灰的方法及结构 | |
| Holtz et al. | Soil improvement | |
| CN111519647A (zh) | 一种适用于海相软基地基处理及加固的新型基础及施工方法 | |
| Alhamdi et al. | A Review on Deep mixing method for soil improvement | |
| CN201762729U (zh) | 高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构 | |
| CN114293596A (zh) | 大型垃圾山垂直防渗工艺 | |
| CN111485941B (zh) | 一种回填工业危险废物的岩洞的施工方法 | |
| CN113668584A (zh) | 一种环保复合型防绕渗柔性竖向隔离系统及安装方法 | |
| CN102392460B (zh) | 一种地下室外部防水结构及其施工方法 | |
| CN203741855U (zh) | 快硬硅灰导排滤水多功能凝结体人工修补基坑止水帷幕 | |
| Brandl et al. | Special applications of geosynthetics in geotechnical engineering | |
| KR100384688B1 (ko) | 매립지 침출수 차단을 위한 주열식 심층혼합토고화연직차수벽 보강방법 | |
| Seymour et al. | Design considerations for borehole and shaft seals for a nuclear fuel waste disposal vault |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |