CN114277763A

CN114277763A - 一种炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法

Info

Publication number: CN114277763A
Application number: CN202210125605.8A
Authority: CN
Inventors: 刘海军; 王鹏; 任建平; 华鸣飞; 闵臣然; 张佳东; 温小明; 师秀峰; 何冰
Original assignee: Road and Bridge International Co Ltd; Road and Bridge East China Engineering Co Ltd
Current assignee: Road and Bridge International Co Ltd; Road and Bridge East China Engineering Co Ltd
Priority date: 2022-02-10
Filing date: 2022-02-10
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2042-02-10
Also published as: CN114277763B

Abstract

本发明公开了一种炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法，其属于隧道弃渣处理技术领域，包括以下步骤：对弃渣场的表土进行处理；对所述弃渣场进行防护施工；对所述弃渣场的基底进行处理，形成复合防渗层；将炭质页岩地层的地下工程弃渣转运至所述弃渣场，在将弃渣堆放至所述弃渣场的过程中，采用挖掘机将所述地下工程弃渣与生石灰翻拌中和，填筑厚度每增加第一设定尺寸后进行碾压，填筑厚度每增加第二设定尺寸后，采用泥浆进行封闭，最终填筑完成后，在所述弃渣的上方进行终极泥浆封闭，以形成终极封闭泥浆；在所述终极封闭泥浆的上方覆盖表土并进行绿化。本发明能够对炭质页岩地层的地下工程弃渣进行处理，避免弃渣污染环境。

Description

一种炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法

技术领域

本发明涉及隧道弃渣处理技术领域，尤其涉及一种炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法。

背景技术

在进行隧道开挖时，往往会产生大量弃渣。

当开挖地层为穿越牛蹄塘组下部黑色炭质页岩地层时，将弃渣运转至弃渣场后，弃渣场内会出现白色烟雾及刺激性气体，渣场顶部温度明显高于周边环境温度。若该弃渣不进行处理，直接堆放在弃渣场内，会对周围环境产生严重的不良影响。

因此，亟需一种炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法，以对地下工程弃渣进行处理，避免地下工程弃渣污染环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法，能够对炭质页岩地层的地下工程弃渣进行处理，避免弃渣污染环境。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法，包括以下步骤：

S1、对弃渣场的表土进行处理；

S2、对所述弃渣场进行防护施工；

S3、对所述弃渣场的基底进行处理，形成复合防渗层；

S4、将炭质页岩地层的地下工程弃渣转运至所述弃渣场，在将弃渣堆放至所述弃渣场的过程中，采用挖掘机将所述地下工程弃渣与生石灰翻拌中和，填筑厚度每增加第一设定尺寸后进行碾压，填筑厚度每增加第二设定尺寸后，采用泥浆进行封闭，最终填筑完成后，在所述弃渣的上方进行终极泥浆封闭，以形成终极封闭泥浆；

S5、在所述终极封闭泥浆的上方覆盖表土并进行绿化。

可选地，所述步骤S3包括：

S31、对所述基底的地基进行压实；

S32、采用重晶石泥浆土对所述基底进行密封和防渗，形成重晶石泥浆封闭层；

S33、在所述重晶石泥浆封闭层的上方施工粘性土，形成黏土保护层；

S34、在所述黏土保护层的上方覆盖聚乙烯膜；

S35、在所述聚乙烯膜的上方覆盖土工布；所述重晶石泥浆封闭层、所述黏土保护层、所述聚乙烯膜和所述土工布依次叠至形成所述复合防渗层。

可选地，所述步骤S4中，所述第一设定尺寸为30cm。

可选地，所述步骤S4中，所述第二设定尺寸为2m。

可选地，在所述步骤S2中，所述防护施工包括施工挡墙及排水结构。

可选地，在所述步骤S2中，施工所述挡墙前，根据所述挡墙的位置对所述基底的地基的承载力进行测试，测试合格后施工所述挡墙。

可选地，在所述步骤S2中，所述挡墙采用C20片石砼浇筑。

可选地，在所述步骤S5中，在所述封闭泥浆的上方覆盖的表土厚度不小于50cm。

可选地，在所述步骤S5中，采用灌木及草籽进行绿化。

可选地，在所述步骤S1前，需要对所述弃渣场进行选址。

本发明提出的炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法，对弃渣场进行了防护施工，在将弃渣堆放至弃渣场的过程中，采用挖掘机将地下工程弃渣与生石灰翻拌中和，以消化弃渣；最后对弃渣进行封闭，并在封闭泥浆的上方覆盖表土并进行绿化，避免弃渣污染环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的弃渣场的基底处理完后的截面示意图。

图中：

1、地基；2、重晶石泥浆封闭层；3、黏土保护层；4、聚乙烯膜；5、土工布。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

穿越牛蹄塘组下部黑色炭质页岩地层开挖过程中，掌子面的局部位置可闻到明显的刺激性气味，在渗水的部位有白色气体出现，近掌子面的局部初期支护表面产生微小裂纹，掌子面至衬砌区域常出现40℃以上高温现象，弃渣场内也出现白色烟雾及刺激性气体，渣场顶部温度明显高于周边环境温度。

经分析，该套炭质页岩除含正常的陆缘碎屑外，还含有粘土矿物(主要是伊蒙混层10％-20％)，炭质(3％-6％)，以及磷质(3％-5％)，磷质不均匀分布，局部形成结核；区域上普遍含有金属硫化物，常形成镍、钼、钒等超常富集及局部成矿；气体含有CO、SO₂、H₂S，气体产生机理为金属硫化物氧化放热并释放出二氧化硫；磷质遇水反应放热；黏土矿物遇水膨胀，弃渣完成后，随着以上化学过程的缓慢进行，渣体内部温度和压力开始累积，逐渐在局部封闭的相对高温高压环境，引起炭的不完全燃烧，形成一氧化炭，进一步催化了上述过程，二氧化硫遇水形成氢硫酸，再次与金属硫化物反应，最后形成硫化氢气体自然排放。

硫化氢属于有毒气体，对人体和环境危害极大。因此需要对穿越牛蹄塘组下部黑色炭质页岩地层的弃渣进行处理。

参见图1和图2，本实施例提供一种炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法，能够对炭质页岩地层的地下工程弃渣进行处理，避免对环境造成污染。弃渣处理后在空气中不发生氧化反应，也不会发生镍、钼、钒等重金属的流失，确保周边大气、水体及土壤环境不受污染，处理后可长期作为矿产资源进行资源化合理利用。

具体地，地下工程可以为隧道、矿井或者地下室。

具体地，本实施例中，炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法包括以下步骤：

S1、对弃渣场的表土进行处理；

S2、对弃渣场进行防护施工；

S3、对弃渣场的基底进行处理；

S4、将炭质页岩地层的地下工程弃渣转运至弃渣场，在将弃渣堆放至弃渣场的过程中，采用挖掘机将地下工程弃渣与生石灰翻拌中和，填筑厚度每增加第一设定尺寸后进行碾压，也即分层摊铺碾压生石灰以消化弃渣；填筑厚度每增加第二设定尺寸后，采用泥浆进行封闭，最终填筑完成后，在弃渣的上方进行终极泥浆封闭，以形成终极封闭泥浆；S5、在封闭泥浆的上方覆盖表土并进行绿化。

本实施例提供的炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法，对弃渣场进行了防护施工，在将弃渣堆放至弃渣场的过程中，采用挖掘机将地下工程弃渣与生石灰(CaO)翻拌中和，以消化弃渣；最后对弃渣进行封闭，并在封闭泥浆的上方覆盖表土并进行绿化，避免弃渣污染环境。

具体地，在步骤S1中，对表土进行剥离，并集中堆放表土原表面的绿化植被，防止水土流失。

具体地，在步骤S2中，防护施工包括施工挡墙及排水结构。

具体地，在步骤S2中，施工挡墙前，根据挡墙的位置对基底的地基1的承载力进行测试，测试合格后施工挡墙。

进一步地，在步骤S2中，挡墙采用C20片石砼浇筑。

具体地，本实施例中，步骤S3包括：

S31、对基底的地基1进行压实；

S32、采用重晶石泥浆土对基底进行密封和防渗，形成重晶石泥浆封闭层2；可选地，重晶石泥浆封闭层2的厚度为3cm-5cm；

S33、在重晶石泥浆封闭层2的上方施工粘性土，形成黏土保护层3；可选地，黏土保护层3的厚度为15cm；

S34、在黏土保护层3的上方覆盖聚乙烯膜4；

S35、在聚乙烯膜4的上方覆盖土工布5；弃渣与生石灰拌合而成的渣体放置在土工布5上。

具体地，在覆盖土工布5之前，需要开挖土工布锚固沟对土工布5进行锚固。

在步骤S3施工完成后，重晶石泥浆封闭层2、黏土保护层3、聚乙烯膜4和土工布5依次叠至形成复合防渗层。优选地，聚乙烯膜4为HDPE(High Density Polyethylene，高密度聚乙烯膜)。

优选地，挡墙上预留有复合防渗层泄水孔。

具体地，步骤S4中，第一设定尺寸为30cm。步骤S4中，第二设定尺寸为2m；具体地，步骤S4中，采用泥浆进行封闭，具体地，封闭泥浆为重晶石泥浆封闭层2。

优选地，在步骤S4中，在弃渣渣体每间隔2m设置重晶石泥浆封闭层2；在填筑完成的顶面也设置重晶石泥浆封闭层2。最终填筑完成后，在封闭泥浆的上方覆盖表土并进行绿化。

优选地，本实施例中，在弃渣场的下游设置沉淀池和净化池，对下渗的水体进行沉淀过滤，再经过净化池净化达到排放标准后排放至既有河沟。

具体地，在步骤S5中，在封闭泥浆的上方覆盖的表土厚度不小于50cm。在步骤S5中，采用灌木及草籽进行绿化。

优选地，在步骤S1前，需要对弃渣场进行选址。具体选址时，根据现场周边的环境，对弃渣场进行选址及规划，确保现场远离居民区、无地表水体、无滑坡等地质灾害的位置。

本实施例提供的炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法，有效解决了弃渣长期裸露并与空气中的氧气、水蒸气或地表水产生氧化反应，并避免弃渣中的重金属长期沉积及流失污染水源及土壤，产生有害气体污染周边环境。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对弃渣场的表土进行处理；

S2、对所述弃渣场进行防护施工；

S3、对所述弃渣场的基底进行处理，形成复合防渗层；

S5、在所述终极封闭泥浆的上方覆盖表土并进行绿化。

2.根据权利要求1所述的炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

S31、对所述基底的地基(1)进行压实；

S32、采用重晶石泥浆土对所述基底进行密封和防渗，形成重晶石泥浆封闭层(2)；

S33、在所述重晶石泥浆封闭层(2)的上方施工粘性土，形成黏土保护层(3)；

S34、在所述黏土保护层(3)的上方覆盖聚乙烯膜(4)；

S35、在所述聚乙烯膜(4)的上方覆盖土工布(5)；所述重晶石泥浆封闭层(2)、所述黏土保护层(3)、所述聚乙烯膜(4)和所述土工布(5)依次叠至形成所述复合防渗层。

3.根据权利要求1所述的炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述第一设定尺寸为30cm。

4.根据权利要求1所述的炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述第二设定尺寸为2m。

5.根据权利要求1所述的炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述防护施工包括施工挡墙及排水结构。

6.根据权利要求5所述的炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法，其特征在于，在所述步骤S2中，施工所述挡墙前，根据所述挡墙的位置对所述基底的地基(1)的承载力进行测试，测试合格后施工所述挡墙。

7.根据权利要求5所述的炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述挡墙采用C20片石砼浇筑。

8.根据权利要求1所述的炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法，其特征在于，在所述步骤S5中，在所述封闭泥浆的上方覆盖的表土厚度不小于50cm。

9.根据权利要求1所述的炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法，其特征在于，在所述步骤S5中，采用灌木及草籽进行绿化。

10.根据权利要求1-9任一项所述的炭质页岩地层的地下工程弃渣的处理方法，其特征在于，在所述步骤S1前，需要对所述弃渣场进行选址。