一种废弃矿井巷道的回填方法技术

本发明专利技术提供了一种废弃矿井巷道的回填方法，包括以下步骤：a)将环境修复材料铺设于矿井巷道壁上，形成修复底层；b)将聚氨酯泡沫基复合材料涂覆在所述修复底层表面，形成修复表层；其中，环境修复材料和聚氨酯泡沫基复合材料如下文所述。本发明专利技术将特定的环境修复材料和聚氨酯泡沫基复合材料分别依次铺设于矿井巷道中，其中环境修复材料直接与矿井巷道壁接触，形成底层，聚氨酯泡沫基复合材料复合在底层表面，形成表层，两层填充料共同作用，能够提高材料的抗压强度、加固矿井结构，还具有良好的保温保湿阻燃效果。

【技术实现步骤摘要】
一种废弃矿井巷道的回填方法
本专利技术涉及环境修复材料领域，特别涉及一种废弃矿井巷道的回填方法。
技术介绍
我国地大物博，矿产比较丰富，矿产开发带来的可观利润推动了采矿业的迅速发展，煤炭、金属、非金属矿井遍及全国各地。据估计，全国有600多座矿业城市，这些矿业城市中，目前处于发展期的占11％，稳定期的占70％，衰竭期的占19％。矿井地下开采时都有一定的服务年限，年限达到后矿井就要报废，今后5～10年内将是我国大中型矿井衰退、报废的集中期。对于我国这些矿业城市，对矿产资源的高依存度占据了近一半，由于长期缺乏统筹规划和资源衰减等原因，矿井报废的同时也积累了大量的矛盾和问题，主要是经济结构失衡、失业和贫困人口较多、生态环境破坏严重等。同时，废弃矿井的分布状况制约着城市用地的扩展和城市内部空间结构的调整，而随着城市化进程的大力推进和城市空间的迅速拓展，土地供需矛盾也变得日益突出。因此，进入衰退或转型期的矿业城市都有不同程度的城市环境、社会和经济问题，而废弃矿井也成为问题的承载体。废弃矿井占用和破坏了大量的土地资源，据统计，全国因矿产开采挖损、塌陷和压占的废弃土地约有9000万亩，矿产开采过程中产生的废水、废气会造成水污染和空气污染；露天堆积的废弃物中的有毒物质随雨水或地表径流渗入土壤，造成土壤污染；在长期开采过程中产生的大量废弃巷道、硐室，易引发地面沉陷、山体滑坡等地质灾害；进而导致水土流失、土壤退化、生物多样性下降等生态问题。废弃矿井的环境质量限制了经济的发展，污染的治理成本较大。矿井报废虽然表明井田内的地下矿物已经开采完毕，但是其中巷道、硐室有些可进行二次利用，具有以下优点：(1)矿井巷道防护性和安全性优于一般地下空间。地下空间深度较大，可达数百米，甚至上千米。对于防御战争的空袭、核冲击、抗御地震破坏等优于一般地下空间。(2)温度、湿度等环境条件比较好。由于埋深大，受外界影响小，一年四季温度变化小，冬暖夏凉效果好。(3)节省投资。矿井废弃巷道在新建时已进行了资金投入，虽然利用时要加以改造、加固和修缮，但比新建地下工程空间要节省投资。目前我国对废弃矿井的利用主要集中在地表土地的利用，比如废弃矿区的旅游开发，在对于矿井周边环境条件较好，特别是森林覆盖率高的这样一些地区建成公园或者风景区，但对废弃矿井地下空间的二次利用开发较少。国外研究与应用较多。美国密苏里州堪萨斯市利用矿井采空区建立了一座商业、工业中心，运行效果良好；日本利用关闭的废弃巷道作为实验、研究和观光使用，带动了该地区的发展；德国布伦瑞克将采掘岩盐的废弃巷道用做深层处理放射性废物的实验设施,以及利用采矿空间作为天然气的储能库；芬兰奥陶克恩普利用废矿井建立了地下矿井博物馆和地下儿童乐园，实地表演采矿作业，展示采矿器具；澳大利亚利用蛋白矿采掘废址建了一个沙漠海角地下旅馆；法国利用废弃巷道作为地下储库,用于储存轻油等。通过结构稳定性、可靠性评估和自然条件分析后，针对矿井的具体情况可以选择最佳的利用方案。我国可以从节约土地、保护环境的角度将废弃矿井巷道、硐室综合利用，可以作储藏空间使用，比如粮食、红酒、工业材料等储藏，粮食红酒的储藏都对温湿度有较高要求，也可用于防空掩蔽、娱乐文化场所和种植养殖空间。我国对于已经采掘完的废弃矿井巷道，多数是采取回填的办法处理，用人工的方法注入具有充填、胶结性能的浆液材料，以便硬化后增加其强度或降低渗透性。目前，回填所用浆液材料主要是混凝土，但混凝土运输成本不断增高，导致混凝土的价格逐年增长。而且不同采矿区地质状况不同，对材料强度、抗冻融、抗干湿、耐酸碱等要求不同，已有很多研究者通过研究替代材料或者添加不同高分子材料来改善充填材料性能，比如无机填充材料，将煤矸石、泥土、水泥和石膏等材料制作成充填材料，取材广泛，但其抗动压性能差、密闭性差、充填效果不好。还有一些研究者通过设计不同矿井支架来提高矿井结构强度，施工难度较大。如果有既能对矿井巷道、硐室地下支护结构进行稳固，又能改善矿井地质和环境条件的方法，对废弃矿井的综合开发、二次利用是很重要的。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种废弃矿井巷道的回填方法。本专利技术提供的方法能够提高抗压强度、加固矿井结构，还具有良好的保温保湿阻燃效果。本专利技术提供了一种废弃矿井巷道的回填方法，包括以下步骤：a)将环境修复材料铺设于矿井巷道壁上，形成修复底层；b)将聚氨酯泡沫基复合材料涂覆在所述修复底层表面，形成修复表层；所述环境修复材料通过以下方式获得：S1、将母料混合造粒，形成母球；S2、将母球与二次料混合，得到球形环境修复材料；其中：所述母料包括以下质量比的组分：所述二次料包括以下质量比的组分：优选的，所述聚氨酯泡沫基复合材料由包括以下质量比组分的原料形成：所述聚氨酯泡沫原料为聚醚多元醇和异氰酸酯。优选的，所述无机阻燃剂包括：氢氧化镁1％～3％；氢氧化铝3％～5％；所述聚氨酯泡沫原料中，聚醚多元醇和异氰酸酯的质量比为(17～25)∶(5～7)。优选的，所述母料中，粉煤灰细度≥2级；所述二次料中，粉煤灰细度≥3级；所述聚氨酯泡沫基复合材料中，超细粉煤灰粒度为≤10μm。优选的，所述母料中：所述水泥为强度等级在P.O42.5R以上的水泥；所述粘结剂为硅酸钠和/或硫酸钠；所述二次料中：所述水泥为强度等级在P.O42.5R以上的水泥；所述粘结剂为硅酸钠和/或硫酸钠。优选的，所述母料中，外加剂包括增孔剂和/或抗渗纤维；所述二次料中，外加剂包括增孔剂和/或抗渗纤维。优选的，所述母料中，所述增孔剂为膨胀珍珠岩粉；所述抗渗纤维为聚丙烯网状纤维；所述二次料中，所述增孔剂为膨胀着珍珠岩粉、铝粉、聚苯乙烯和PMMA微球中的一种或几种；所述抗渗纤维为聚丙烯网状纤维。优选的，所述二次料中，所述金属化合物选自FeCl2·4H2O、NiCl2·6H2O和CoCl2·6H2O中的一种或几种；所述母球与二次料的质量比为1∶(0.9～1.7)。优选的，所述稳泡剂为聚丙烯酸和/或硅酮酰胺。优选的，所述修复底层的厚度与所述修复表层的厚度比为(25～40)∶(10～15)；所述步骤a)中，将环境修复材料铺设于矿井巷道壁上并用金属网兜进行固定。本专利技术将特定的环境修复材料和聚氨酯泡沫基复合材料分别依次铺设于矿井巷道中，其中环境修复材料直接与矿井巷道壁接触，形成底层，聚氨酯泡沫基复合材料复合在底层表面，形成表层，两层填充料共同作用，能够提高材料的抗压强度、加固矿井结构，还具有良好的保温保湿阻燃效果。实验结果表明，本专利技术回填后材料的极限氧指数在21％以上，抗压强度在4MPa以上，吸水率在4.38％以下，导热系数在0.2W/m·K以下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废弃矿井巷道的回填方法，其特征在于，包括以下步骤：/na)将环境修复材料铺设于矿井巷道壁上，形成修复底层；/nb)将聚氨酯泡沫基复合材料涂覆在所述修复底层表面，形成修复表层；/n所述环境修复材料通过以下方式获得：/nS1、将母料混合造粒，形成母球；/nS2、将母球与二次料混合，得到球形环境修复材料；/n其中：/n所述母料包括以下质量比的组分：/n

【技术特征摘要】
1.一种废弃矿井巷道的回填方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将环境修复材料铺设于矿井巷道壁上，形成修复底层；
b)将聚氨酯泡沫基复合材料涂覆在所述修复底层表面，形成修复表层；
所述环境修复材料通过以下方式获得：
S1、将母料混合造粒，形成母球；
S2、将母球与二次料混合，得到球形环境修复材料；
其中：
所述母料包括以下质量比的组分：



所述二次料包括以下质量比的组分：





2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚氨酯泡沫基复合材料由包括以下质量比组分的原料形成：



所述聚氨酯泡沫原料为聚醚多元醇和异氰酸酯。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述无机阻燃剂包括：
氢氧化镁1％～3％；
氢氧化铝3％～5％；
所述聚氨酯泡沫原料中，聚醚多元醇和异氰酸酯的质量比为(17～25)∶(5～7)。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述母料中，粉煤灰细度≥2级；
所述二次料中，粉煤灰细度≥3级；
所述聚氨酯泡沫基复合材料中，超细粉煤灰粒度为≤10μm。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述母料中：

【专利技术属性】
技术研发人员：张峰，曲金星，武全伟，尚宪猛，孟庆宝，
申请(专利权)人：华电宁夏灵武发电有限公司，华电电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏;64