CN117468510A - 一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构及施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构,包括废渣层、氧化物层、防渗层、酸改良层和覆土层,所述氧化物层覆盖于所述废渣层上,所述防渗层覆盖于所述氧化物层上,所述酸改良层覆盖于所述防渗层上,所述覆土层覆盖于所述酸改良层上。本发明还公开了一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构的施工工艺。与现有技术相比,本发明使自然降水与产酸层隔绝,利用微生物与植物根系的共同作用,确保生态恢复效果可持续性,施工成本低。
Description
技术领域
本发明涉及废渣处理技术领域,特别涉及一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构及施工工艺。
背景技术
矿山形成的堆场普遍高陡且没有进行分类堆存,边坡面积大,平台小,通常采取的覆土绿化等生态修复措施,用于酸性废石堆(废渣、尾砂堆)后,由于废石堆场土壤结构差、酸性污染严重和重金属的存在,植物很难正常生长,水土流失的问题也比较突出。而针对污染严重的矿区,国内一般按照一般固废的填埋标准,采用单层人工复合防渗层的进行阻隔,一般是压实黏土层(300-600mm)+HEDP膜+覆土绿化,在天然黏土层不存在的情况,常采用GCL防渗毯+HDPE膜+覆土绿化的防渗层,该技术需要解决客土来源的问题,同时防渗材料和施工成本较高。有鉴于此,特提出一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构及施工工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构及施工工艺,以解决背景技术中指出的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构,包括废渣层、氧化物层、防渗层、酸改良层和覆土层,所述氧化物层覆盖于所述废渣层上,所述防渗层覆盖于所述氧化物层上,所述酸改良层覆盖于所述防渗层上,所述覆土层覆盖于所述酸改良层上,连接所述酸改良层和所述覆土层设有固定层,所述固定层由多个固定件排布形成,所述固定件包括柔性囊袋和设于所述柔性囊袋中的填充组件,所述填充组件包括塑形金属丝和填料,所述填料的成分包括石灰和水泥。
在一个优选实施例中,所述防渗层由土工合成材料膨润土垫铺设形成。
在一个优选实施例中,所述酸改良层由石灰粉辅助微生物、聚合物固化剂、稻壳、有机肥和土壤进行混合后通过喷播形成。
在一个优选实施例中,所述覆土层由土壤、辅助微生物菌剂、稻壳和污泥发酵有机肥混合后铺设形成。
在一个优选实施例中,所述氧化物层的厚度设置为0.4m-0.6m,所述防渗层的厚度设置为0.04m-0.06m,所述酸改良层的厚度设置为0.1m-0.2m,所述覆土层的厚度设置为0.2m-0.4m。
在一个优选实施例中,所述覆土层上设置多个平行设置的排水沟,相邻的所述排水沟之间的距离设置为0.5m-1.5m,所述排水沟的深度设置为0.1m-0.3m,宽度设置为0.2m-0.4m。
在一个优选实施例中,所述废渣层按照1:1.25的比例进行放坡,坡面上每10m设置一个平台,平台宽度3m。
在一个优选实施例中,所述柔性囊袋由无纺布缝制形成,所述柔性囊袋由其顶部向底部体积逐渐变大。
一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构的施工工艺,包括如下步骤:
S01、利用采空区周边堆存的废渣进行采空区回填并将多余废渣堆进行地形整理,形成废渣层;
S02、在废渣层上铺设氧化物层;
S03、将土工合成材料膨润土垫铺设于氧化物层上,形成防渗层;
S04、将石灰粉辅助微生物、聚合物固化剂、稻壳、有机肥和土壤进行混合后通过喷播于防渗层上,形成酸改良层,在喷播酸改良层的过程中,利用投放装置投放多个固定件,多个固定件排布形成固定层,所述固定层凸出于所述酸改良层,所述固定件包括柔性囊袋和设于所述柔性囊袋中的填充组件,所述填充组件包括塑形金属丝和填料,所述填料的成分包括石灰和水泥,所述柔性囊袋由无纺布缝制形成,所述柔性囊袋由其顶部向底部体积逐渐变大;
S05、将土壤、辅助微生物菌剂、稻壳和污泥发酵有机肥混合后铺设酸改良层上,形成覆土层。
在一个优选实施例中,所述投放装置包括底座、投放料斗、电控阀、驱动电机、投料转轮和挤料槽,所述投放料斗、驱动电机和挤料槽设于所述底座上,所述电控阀设于所述投料料斗的出料口,所述投料转轮连接所述驱动电机的驱动轴,所述投料转轮的轮周上设有多个接料扣碗,所述多个接料扣碗圆周均匀分布,所述接料扣碗的边沿转动连接于所述投料转轮的轮周上,对应所述接料扣碗设有成型槽,所述投料转轮的下半部分伸入所述挤料槽中;
在投放固定件的过程中,固定件投放于投放料斗中,通过电控阀控制固定件的落下,落下的固定件落入一个所述接料扣碗中,投料转轮在驱动电机的驱动下转动,接到固定件的所述接料扣碗在进入到挤料槽中后,由于挤料槽侧壁的挤压,所述接料扣碗闭合,与对应的所述成型槽合并,对固定件形成挤压,使得所述固定件形成由其顶部向底部体积逐渐变大的形状,然后在该接料扣碗离开挤料槽时,由于离心力的作用,对应的所述固定件被投放。
与现有技术相比,本发明使自然降水与产酸层隔绝,利用微生物与植物根系的共同作用,确保生态恢复效果可持续性,其重点对无机覆盖层和有机覆盖层材料和结构进行研究设计,对生态基质材料进行优化,提高其孔隙率、保水性、有机质含量,使其有利于植物的生长发育,同时能与低渗透层紧密附着,增强植被构建层的稳定性。
在本发明的设置中,在酸改良层和覆土层之间设置了固定层,使得处于表面的酸改良层和覆土层之间相对稳定,有利于保证结构的稳定性。固定层由多个固定件组成,在铺设时,只需要在喷播酸改良层时,同步投放固定件,即可将固定件嵌入至酸改良层中,实现固定件与酸改良层的稳定结合。
固定件包括柔性囊袋和设于所述柔性囊袋中的填充组件,填充组件包括塑形金属丝和填料,填料的成分包括石灰和水泥,当固定件投放后,遇水后水泥和石灰硬化,从而能够提供良好的固定支撑效果。
在设置固定层时,只需要投放固定件,不需要复杂的铺设工作,施工相对简单,固定件大致设置为水滴形,能够使得其在投放时保持相对统一的姿态,实现其稳定设置。
附图说明
图1是本发明涉及一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构的结构示意图。
图2是本发明涉及一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构在投放固定件时的状态示意图。
图3是本发明涉及一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构所应用的固定件的结构示意图。
图4是本发明涉及一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构所应用的固定件的纵截面结构示意图。
图5是本发明涉及一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构的施工工艺中所应用的投放装置的结构示意图。
图6是图5中A部分的放大结构示意图。
图中
废渣层-1;氧化物层-2;防渗层-3;酸改良层-4;覆土层-5;排水沟-6;固定件7;柔性囊袋8;塑形金属丝9;填料10;底座11;投放料斗12;电控阀13;驱动电机14;投料转轮15;接料扣碗16;成型槽17;挤料槽18。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例一:
如图1至图4所示,一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构,包括废渣层1、氧化物层2、防渗层3、酸改良层4和覆土层5,所述氧化物层2覆盖于所述废渣层1上,所述防渗层3覆盖于所述氧化物层2上,所述酸改良层4覆盖于所述防渗层3上,所述覆土层5覆盖于所述酸改良层4上,连接所述酸改良层4和所述覆土层5设有固定层,所述固定层由多个固定件7排布形成,所述固定件7包括柔性囊袋8和设于所述柔性囊袋8中的填充组件,所述填充组件包括塑形金属丝9和填料10,所述填料10的成分包括石灰和水泥。
本实施例的一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构使自然降水与产酸层隔绝,利用微生物与植物根系的共同作用,确保生态恢复效果可持续性,其重点对无机覆盖层和有机覆盖层材料和结构进行研究设计,对生态基质材料进行优化,提高其孔隙率、保水性、有机质含量,使其有利于植物的生长发育,同时能与低渗透层紧密附着,增强植被构建层的稳定性。
在本实施例的设置中,在酸改良层4和覆土层5之间设置了固定层,使得处于表面的酸改良层4和覆土层5之间相对稳定,有利于保证结构的稳定性。固定层由多个固定件7组成,在铺设时,只需要在喷播酸改良层4时,同步投放固定件7,即可将固定件7嵌入至酸改良层4中,实现固定件7与酸改良层4的稳定结合。
固定件7包括柔性囊袋8和设于所述柔性囊袋8中的填充组件,填充组件包括塑形金属丝9和填料10,填料10的成分包括石灰和水泥,当固定件7投放后,遇水后水泥和石灰硬化,从而能够提供良好的固定支撑效果。
在设置固定层时,只需要投放固定件7,不需要复杂的铺设工作,施工相对简单,固定件7大致设置为水滴形,能够使得其在投放时保持相对统一的姿态,实现其稳定设置。
具体的,所述防渗层3由土工合成材料膨润土垫铺设形成,即GCL。
具体的,所述酸改良层4由石灰粉辅助微生物、聚合物固化剂、稻壳、有机肥和土壤进行混合后通过喷播形成,组分优选设置为石灰粉辅助微生物10-50重量份、聚合物固化剂10-50重量份、稻壳10-60重量份、有机肥15-90重量份和土壤100-300重量份。
具体的,所述覆土层5由土壤、辅助微生物菌剂、稻壳和污泥发酵有机肥混合后铺设形成,组分优选为土壤200-400重量份、辅助微生物菌剂5-20重量份、稻壳40-50重量份和污泥发酵有机肥20-30重量份。
进一步,所述氧化物层2的厚度设置为0.4m-0.6m,所述防渗层3的厚度设置为0.04m-0.06m,所述酸改良层4的厚度设置为0.1m-0.2m,所述覆土层5的厚度设置为0.2m-0.4m。。
优选的,所述氧化物层2的厚度设置为0.5m,所述防渗层3的厚度设置为0.05m,所述酸改良层4的厚度设置为0.15m,所述覆土层5的厚度设置为0.3m。
为了实现高效有序排水,所述覆土层5上设置多个平行设置的排水沟6,相邻的所述排水沟6之间的距离设置为0.5m-1.5m,优选设置为1m,所述排水沟6的深度设置为0.1m-0.3m,优选设置为0.2m,宽度设置为0.2m-0.4m,优选设置为0.3m。
进一步,所述废渣层1按照1:1.25的比例进行放坡,坡面上每10m设置一个平台,平台宽度3m。
进一步,所述柔性囊袋8由无纺布缝制形成,无纺布具有较好的透水性和易于制造的优点,并且环境友好性较好,所述柔性囊袋8由其顶部向底部体积逐渐变大,形状类似水滴形。
实施例二:
如图1至图6所示,一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构的施工工艺,包括如下步骤:
S01、利用采空区周边堆存的废渣进行采空区回填并将多余废渣堆进行地形整理,形成废渣层1;
S02、在废渣层1上铺设氧化物层2;
S03、将土工合成材料膨润土垫铺设于氧化物层2上,形成防渗层3;
S04、将石灰粉辅助微生物、聚合物固化剂、稻壳、有机肥和土壤进行混合后通过喷播于防渗层3上,形成酸改良层4,在喷播酸改良层4的过程中,利用投放装置投放多个固定件7,多个固定件7排布形成固定层,所述固定层凸出于所述酸改良层4,所述固定件7包括柔性囊袋8和设于所述柔性囊袋8中的填充组件,所述填充组件包括塑形金属丝9和填料10,所述填料10的成分包括石灰和水泥,所述柔性囊袋8由无纺布缝制形成,所述柔性囊袋8由其顶部向底部体积逐渐变大;
S05、将土壤、辅助微生物菌剂、稻壳和污泥发酵有机肥混合后铺设酸改良层4上,形成覆土层5。
在本实施例的设置下,其使自然降水与产酸层隔绝,利用微生物与植物根系的共同作用,确保生态恢复效果可持续性,其重点对无机覆盖层和有机覆盖层材料和结构进行研究设计,对生态基质材料进行优化,提高其孔隙率、保水性、有机质含量,使其有利于植物的生长发育,同时能与低渗透层紧密附着,增强植被构建层的稳定性。
在本实施例的设置中,在酸改良层4和覆土层5之间设置了固定层,使得处于表面的酸改良层4和覆土层5之间相对稳定,有利于保证结构的稳定性。固定层由多个固定件7组成,在铺设时,只需要在喷播酸改良层4时,同步投放固定件7,即可将固定件7嵌入至酸改良层4中,实现固定件7与酸改良层4的稳定结合。
固定件7包括柔性囊袋8和设于所述柔性囊袋8中的填充组件,填充组件包括塑形金属丝9和填料10,填料10的成分包括石灰和水泥,当固定件7投放后,遇水后水泥和石灰硬化,从而能够提供良好的固定支撑效果。
在设置固定层时,只需要投放固定件7,不需要复杂的铺设工作,施工相对简单,固定件7大致设置为水滴形,能够使得其在投放时保持相对统一的姿态,实现其稳定设置。
进一步,所述投放装置包括底座11、投放料斗12、电控阀13、驱动电机14、投料转轮15和挤料槽18,所述投放料斗12、驱动电机14和挤料槽18设于所述底座11上,所述电控阀13设于所述投料料斗的出料口,所述投料转轮15连接所述驱动电机14的驱动轴,所述投料转轮15的轮周上设有多个接料扣碗16,所述多个接料扣碗16圆周均匀分布,所述接料扣碗16的边沿转动连接于所述投料转轮15的轮周上,具体可以通过转轴和扭簧的配合连接,使得接料扣碗16具有打开趋势,对应所述接料扣碗16设有成型槽17,所述投料转轮15的下半部分伸入所述挤料槽18中,所述挤料槽18的端部可以设置弧形倒角,便于接料扣碗16的进出;
在投放固定件7的过程中,固定件7投放于投放料斗12中,通过电控阀13控制固定件7的落下,落下的固定件7落入一个所述接料扣碗16中,投料转轮15在驱动电机14的驱动下转动,接到固定件7的所述接料扣碗16在进入到挤料槽18中后,由于挤料槽18侧壁的挤压,所述接料扣碗16闭合,与对应的所述成型槽17合并,对固定件7形成挤压,使得所述固定件7形成由其顶部向底部体积逐渐变大的形状,然后在该接料扣碗16离开挤料槽18时,由于离心力的作用,对应的所述固定件7被投放。
通过投放装置的设置,可以实现固定件7的高效投送,另一方面,能够实现固定件7的塑形,使得固定件7在投放时,具有稳定的形状,从而实现稳定的设置,从而有助于固定件7的姿态稳定,实现良好的支撑效果。
在固定件7的结构设置中,其所述设置的塑型金属丝具有一定的塑型能力,可以设置为铁丝、钢丝或铜丝等等,金属丝杂糅在一起,在受力的情况下,被塑造成固定的形状,从而能够实现固定件7的塑形,从而使得固定件7内部既能够填充填料10,又具有较好的形态稳定性。
上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员理解和使用本发明,熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于上述实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构,其特征在于,包括废渣层、氧化物层、防渗层、酸改良层和覆土层,所述氧化物层覆盖于所述废渣层上,所述防渗层覆盖于所述氧化物层上,所述酸改良层覆盖于所述防渗层上,所述覆土层覆盖于所述酸改良层上,连接所述酸改良层和所述覆土层设有固定层,所述固定层由多个固定件排布形成,所述固定件包括柔性囊袋和设于所述柔性囊袋中的填充组件,所述填充组件包括塑形金属丝和填料,所述填料的成分包括石灰和水泥。
2.根据权利要求1所述一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构,其特征在于,所述防渗层由土工合成材料膨润土垫铺设形成。
3.根据权利要求1所述一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构,其特征在于,所述酸改良层由石灰粉辅助微生物、聚合物固化剂、稻壳、有机肥和土壤进行混合后通过喷播形成。
4.根据权利要求1所述一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构,其特征在于,所述覆土层由土壤、辅助微生物菌剂、稻壳和污泥发酵有机肥混合后铺设形成。
5.根据权利要求1所述一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构,其特征在于,所述氧化物层的厚度设置为0.4m-0.6m,所述防渗层的厚度设置为0.04m-0.06m,所述酸改良层的厚度设置为0.1m-0.2m,所述覆土层的厚度设置为0.2m-0.4m。
6.根据权利要求1所述一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构,其特征在于,所述覆土层上设置多个平行设置的排水沟,相邻的所述排水沟之间的距离设置为0.5m-1.5m,所述排水沟的深度设置为0.1m-0.3m,宽度设置为0.2m-0.4m。
7.根据权利要求1所述一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构,其特征在于,所述废渣层按照1:1.25的比例进行放坡,坡面上每10m设置一个平台,平台宽度3m。
8.根据权利要求1所述一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构,其特征在于,所述柔性囊袋由无纺布缝制形成,所述柔性囊袋由其顶部向底部体积逐渐变大。
9.一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构的施工工艺,其特征在于,包括如下步骤:
S01、利用采空区周边堆存的废渣进行采空区回填并将多余废渣堆进行地形整理,形成废渣层;
S02、在废渣层上铺设氧化物层;
S03、将土工合成材料膨润土垫铺设于氧化物层上,形成防渗层;
S04、将石灰粉辅助微生物、聚合物固化剂、稻壳、有机肥和土壤进行混合后通过喷播于防渗层上,形成酸改良层,在喷播酸改良层的过程中,利用投放装置投放多个固定件,多个固定件排布形成固定层,所述固定层凸出于所述酸改良层,所述固定件包括柔性囊袋和设于所述柔性囊袋中的填充组件,所述填充组件包括塑形金属丝和填料,所述填料的成分包括石灰和水泥,所述柔性囊袋由无纺布缝制形成,所述柔性囊袋由其顶部向底部体积逐渐变大;
S05、将土壤、辅助微生物菌剂、稻壳和污泥发酵有机肥混合后铺设酸改良层上,形成覆土层。
10.根据权利要求9中所述一种金属矿山酸性废渣的原位阻隔结构的施工工艺,其特征在于,所述投放装置包括底座、投放料斗、电控阀、驱动电机、投料转轮和挤料槽,所述投放料斗、驱动电机和挤料槽设于所述底座上,所述电控阀设于所述投料料斗的出料口,所述投料转轮连接所述驱动电机的驱动轴,所述投料转轮的轮周上设有多个接料扣碗,所述多个接料扣碗圆周均匀分布,所述接料扣碗的边沿转动连接于所述投料转轮的轮周上,对应所述接料扣碗设有成型槽,所述投料转轮的下半部分伸入所述挤料槽中;
在投放固定件的过程中,固定件投放于投放料斗中,通过电控阀控制固定件的落下,落下的固定件落入一个所述接料扣碗中,投料转轮在驱动电机的驱动下转动,接到固定件的所述接料扣碗在进入到挤料槽中后,由于挤料槽侧壁的挤压,所述接料扣碗闭合,与对应的所述成型槽合并,对固定件形成挤压,使得所述固定件形成由其顶部向底部体积逐渐变大的形状,然后在该接料扣碗离开挤料槽时,由于离心力的作用,对应的所述固定件被投放。
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